WO2022218628A1 - Loading device for exchanging tools of a tool magazine on a machine tool, and method for exchanging tools on a tool magazine - Google Patents

Loading device for exchanging tools of a tool magazine on a machine tool, and method for exchanging tools on a tool magazine Download PDF

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WO2022218628A1
WO2022218628A1 PCT/EP2022/056516 EP2022056516W WO2022218628A1 WO 2022218628 A1 WO2022218628 A1 WO 2022218628A1 EP 2022056516 W EP2022056516 W EP 2022056516W WO 2022218628 A1 WO2022218628 A1 WO 2022218628A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool
magazine
transfer
loading device
manipulator
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/056516
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Trenkle
Axel Kienberger
Original Assignee
Deckel Maho Pfronten Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deckel Maho Pfronten Gmbh filed Critical Deckel Maho Pfronten Gmbh
Publication of WO2022218628A1 publication Critical patent/WO2022218628A1/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
    • B23Q3/1552Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling parts of devices for automatically inserting or removing tools
    • B23Q3/15526Storage devices; Drive mechanisms therefor
    • B23Q3/15539Plural magazines, e.g. involving tool transfer from one magazine to another

Definitions

  • the present invention relates to an integrable loading device for changing tools on a tool magazine, in particular on a chain magazine of a machine tool, in which the tool to be changed is transported at least partially automatically by a movable transfer unit and a driver attached to a gripping device and for use in the tool magazine and/or a further transport unit is oriented by a pre-defined transfer angle of rotation.
  • One object of the present invention is therefore to provide a loading device that is as adaptable and fully automated as possible and a method for the automated changing of tools by means of an adaptable loading device, which solve the above-mentioned problems from the prior art and which make it possible to change To distribute tool within the automated process as efficiently and space-saving as possible to a plurality of recordings of a machine tool magazine or to remove tool stored in this magazine for a planned tool exchange.
  • the loading device for changing tools with a magazine of a power tool can produce at least one staging station for the input and removal of tools to be loaded or removed from the magazine, as well as one set up for tool exchange between the staging station and the corresponding tool magazine Include transfer device.
  • the present invention thus preferably forms an at least two-part device system which, with the aid of a first device (the supply station), enables the desired tool to be removed from the loading device and/or added and, on the basis of a second, preferably independently acting device (the transfer device ) to realize an exchange of the tools made available by the supply station and the tool magazine that is as efficient and automated as possible.
  • the transfer device can be aligned to be movable between the two aforementioned elements at least on a predefined travel path, for example along a rigidly aligned guide rail, so that tools to be changed require minimal energy consumption and sometimes automatable control mechanisms who can be transported.
  • the delivery station can also preferably have an in a particularly preferred case, have a movement mechanism aligned transversely to the direction of movement of the transfer device, which enables a three-dimensional positioning of the tool to be exchanged and thus a possible space-saving and adaptable connection of the loading device to the respective tool magazine.
  • the present loading device can also have a number of specific alignment elements, in particular to solve the tool orientation problems mentioned above, which are set up to introduce the tool to be changed more precisely to precisely orientate the recordings of the supply station and the tool magazine.
  • the aforementioned transfer device can preferably also have at least one manipulator segment, also called manipulator, which can be pivoted about at least one manipulator axis of rotation, which, for example via a gripper arm integrated in this manipulator segment, has one or more positions in the supply station or the tool magazine ned tools (or deliver them to these elements), as well as tools picked up by the manipulator segment during the process of the transfer device can be transported safely along a predefined trajectory.
  • Another gripping device attached along the travel path of the transfer device can also, in a particularly preferred case, be able to interact with the aforementioned manipulator segment during the movement of the transfer device, whereby, preferably by pivoting the manipulator segment along the at least one Manipulator axis of rotation and at least one predefined transfer angle of rotation, at least one tool held using the manipulator segment can be reoriented.
  • the present loading device can preferably be configured in such a way that for the input of one or more new tools to be added to the corresponding tool magazine, each of these tools first for safe Transfer to the loading device, handed over to the ready station 11 and, if necessary, can be made available for the subsequent transfer device using a movement mechanism integrated within the ready station 11.
  • Such a transfer device can subsequently be able, in a preferred second step, to pick up at least one of the tools provided by the supply station by means of the integrated manipulator segment and to transport it by moving the transfer device along the specified travel path in the direction of the tool magazine .
  • the engagement device positioned on the aforementioned travel path can be set up to orientate the tool transported within the manipulator segment, preferably through specific interactions with the manipulator segment, into a new direction required for introduction into the tool magazine, so that the transfer device first res tool can ultimately be transferred precisely and efficiently into the receptacle of the corresponding magazine.
  • the process for storing tools in the tool magazine can of course preferably also be controlled in reverse, so that the loading device is equally capable of removing tools from the at least one tool magazine and transporting and handing them over to the Be mobilization station to make a user for further processing, such as for further repair or inventory analysis, accessible.
  • This configuration of a loading device for a magazine of a machine tool thus provides an extremely efficient, fully automatable method for providing and storing tools that can sometimes be used universally for any tool magazine that can at least be contacted externally.
  • the process patterns of the independently acting supply station and the transfer device implement a method that is more adaptable compared to the technology and at the same time more effective for automatic tool change: Since both the supply station and the transfer device use independent movement mechanisms, it is possible it is possible, for example, to input and output a corresponding tool in or from the loading device no longer have to be carried out directly or in the vicinity of the corre sponding tool magazine, but rather to relocate this equally decentralized to an interaction site remote from the operation of the respective machine tool.
  • the design of the loading device can also be adapted in such a way that it takes up only a minimal work surface. For example, by initially aligning the ready station vertically, the travel path of the transfer device and the associated guide construction can be shifted above the actual height of the machines used, so that the work surface below the travel path can continue to be used.
  • the present loading device also has the advantage due to the above-mentioned design and the automatic adjustment of the tool alignment on the part of the at least one additional engagement device, to ensure an adaptable to the respective tool magazine and thus universally usable in and out system.
  • the present device In contrast to systems in which tools to be exchanged have to be specifically aligned manually for precise insertion into a magazine, it is possible in the present device to carry out such alignments both automatically and in relation to a standard dimension required by the respective magazine. so that the present invention can be compatible and applicable with any externally contactable tool magazine.
  • the present loading device can therefore also be used explicitly as a universal loading device due to the above-mentioned properties, which enables an optimal and cost-effective possibility for the uniform and efficient exchange of tools, in particular in companies equipped with different machine tools.
  • the loading device claimed can be initially at least two mutually contact-oriented and made of resilient materials such as steel, stainless steel, or aluminum carbon fiber reinforced plastic include existing support structures, which are preferably set up to carry the functional elements of the loading device and thus define the geometric shape of the latter.
  • support structure should under no circumstances be understood as a limiting property and should, for example, only be limited to horizontally oriented components, but on the contrary convey that the basic structure of the loading device in question consists of several, aligned in all possible directions, supporting elements can exist.
  • the existing support structures can be particularly preferably modularly exchangeable and/or adjustable in size along at least one longitudinal axis, for example by means of a telescopic or modulatable framework structure, so that the loading device and the associated travel paths of the devices already mentioned above can be optimally adapted to the specifications, the i.e. interfaces, contact points or other conditions directed to the loading device for efficient tool transfer, of a respective tool magazine can be adapted.
  • the support structure can also be configured in such a way that at least one vertical and/or one horizontal movement of existing elements of the loading device is made possible, whereby, especially in the particularly preferred cases, the loading device can also be attached directly and supportively to the machine tool or the tool magazine, enabling a structure that is both efficient to construct and to modify.
  • the delivery station as one of the essential elements of the loading device, can preferably be attached to at least one of the support structures and can be provided with a series of control elements for a particularly effective automatic tool exchange.
  • the supply station can preferably have an interface for interacting with other tool transport units that are preferably operated automatically, so that the input and output of tools at the supply station can also take place without the intervention of a another user can take place.
  • the delivery station can be set up, for example, with at least one tool loaded transport vehicles, both those that are guided independently by a user, as well as driverless vehicles using predefined interaction elements, such as docking sections, latching or groove structures, to the delivery station positioning and using a predefined transmission mechanism to transfer tools in a well-defined manner from the supply station to this transport unit and back.
  • predefined interaction elements such as docking sections, latching or groove structures
  • the staging station can also include at least one tool staging bar that can be moved along a predefined path and accommodates at least one tool, which enables the staging station to dynamically move the picked-up tool along a preparation process Rwegs to transport at least between a first ready position for removing and handing over tools to the loading device, for example for a user or the above transport units, and a second ready position for tool change sel with the later specified transfer device and back. Due to the additional degrees of freedom generated in the staging station, the loading device is thus able to divide the transport path of a tool to be changed into at least two parts that can be controlled independently of one another (a first part from the staging station and a second one via the movement of the subsequent transfer device).
  • the tool change process can be designed even more effectively:
  • this at least two-part system it is possible to significantly reduce the working time of successive change processes, since, for example, during the loading and moving of the tool supply bar, a tool that has already been handed over to the transfer device is simultaneously passed through the Transfer device introduced into the tool magazine or something can be removed from this -g- can.
  • the present feature also enables the traversing path of the tool to be exchanged, as already described, to be adapted even more efficiently to the circumstances and conditions of the present working environment, so that the present invention ensures maximum flexibility with regard to the spatial design of the loading device.
  • the tool supply bar of the supply station can therefore also be configured in such a way that the supply travel path mentioned above is preferably aligned vertically, which means that the work station underneath continues to be optimal due to a travel path of the transfer device that can be shifted upwards can be used.
  • the tool supply bar can have a plurality of supply holders, which enable tools to be exchanged to be positioned in a well-defined manner on the tool supply bar and thus with the Automation of the tool change process due to tool locations that are preferably defined and thus quick to analyze for an automation system.
  • the provision mounts themselves can preferably be present as a mount structure, but in a further exemplary embodiment they can also be present simply as a cavity that is precisely shaped for the respective tool holders of the tools or as a mount device equipped with a special locking mechanism.
  • the provision holders can be provided with a latching mechanism, which securely fixes a tool inserted into the provision holder after it has been entered into the tool provision bar and can be released again after transport to at least the first or second provision position for simplified removal.
  • the provision holders are already provided with an internal alignment system.
  • the provisioning fixtures can therefore be set up already inserted To orient tools, for example with a holder geometry adapted to the tool holder of the respective tool and an integrated suitable turning and locking mechanism, in a predetermined angular orientation, preferably rotatable along the longitudinal axis of the tool, and to fall into the aforementioned secure state when a desired orientation is obtained .
  • Such a process makes it possible to orientate the tool inserted in the ready station not only before it is transferred to the transfer device, but also to orientate this orientation depending on the respective type of holder of a tool to be exchanged (for example, the latter can Tools have a steep, a hollow shank gel or any other cone shape) to carry out, which in particular allows a unified transfer and associated acceleration of the overall change process to be effected.
  • the supply holders can also be configured in such a way that at least one tool interface specified for interaction with the transfer device is exposed on a tool to be changed, or at least part of the corresponding tool holder is provided for contacting the latter transfer device becomes.
  • this makes it possible for tools held in the tool staging bar to be removed from and/or added to the tool staging bar by efficient mechanical interactions at least with the transfer device.
  • the transfer device can preferably be set up in such a way that, with at least one manipulator segment attached to the transfer device, it is able, in particular by contacting and receiving at least one tool to be exchanged, to remove a respective tool from the tool supply bar and/or to remove it in a targeted manner handed over to one of the appropriate provision holders.
  • the manipulator segment can include, for example, a mechanical, pneumatic or electric gripper arm, but also any other type of effector element, which ensures that the tool is picked up safely and appropriately for tool transport along the travel path of the transfer device.
  • the transfer device can preferably be set up in such a way that, with the help of the mani pulator segment, more precisely the gripper arm integrated there, a tool positioned in the tool supply bar can be used to remove a tool from the tool supply bar, preferably if the tool supply bracket is in the second provision position is present, contacted at the above-mentioned tool interface or supporting encloses and ent removed by further mechanical process at least the manipulator segment and / or the tool supply bar from the supply holder.
  • the manipulator segment can also preferably be rotatable at least about a transfer axis and be translationally movable along a movement axis that acts independently of the travel path of the transfer device.
  • the transfer device can, for example, have, at least in addition to the manipulator segment mentioned above, a transfer base body set up to set the movement pattern of the manipulator segment, which, by being coupled to the manipulator segment, aligns the latter more movably and thus Positioning of recorded tools can equip with additional degrees of freedom.
  • the present loading device not only to adapt its overall geometric structure, but also the transfer device specified for tool changing to the respective machine tool or the tool magazine in such a way that the tool change can be carried out as optimally as possible on one of the magazines.
  • the manipulator segment of the transfer device can also preferably be positioned so that it can be removed and is seated on the transfer base body. In this way it is thus possible to detach the manipulator segment quickly and effectively from the transfer device, for example in the event of a repair, for readjustment of certain control elements or even for the replacement of one of the two elements.
  • the transfer body can be equipped with a series of controllable guide elements, for example motor-driven and in horizontally and/or vertically aligned linear guides, swivel guides or other movement elements set up for moving at least parts of the transfer body, which allow the freedom of movement of the transfer body made possible in this way to be transmitted at least in part to the manipulator segment and thus to realize specific movement patterns of the manipulator segment that can be controlled in particular for automating.
  • controllable guide elements for example motor-driven and in horizontally and/or vertically aligned linear guides, swivel guides or other movement elements set up for moving at least parts of the transfer body, which allow the freedom of movement of the transfer body made possible in this way to be transmitted at least in part to the manipulator segment and thus to realize specific movement patterns of the manipulator segment that can be controlled in particular for automating.
  • the manipulator segment of the transfer device can also preferably be aligned at least during the exchange of tools with the delivery station in a manipulator orientation predefined by the transfer device, which allows the manipulator segment in particular with specific alignments of the tools within the tool delivery bar or, for example to be optimally positioned within the deployment brackets due to structural specifications.
  • the transfer device as a whole, i.e. together with the manipulator segment and the at least one tool picked up in it, can preferably be configured in a next step, at least along the already mentioned travel path of the position set up for the tool change with the preparation I u ngs station, hereinafter also referred to as the first tool change position, to at least a second tool change position for changing the tool with the respective tool to proceed tool magazine.
  • the transfer device can, for example, comprise further guide elements, for example motorized roller or sliding guides, which, with the aid of an additional guide rail, preferably also mounted on a support structure and defining the travel path of the transfer device, allow the transfer device to be moved along the previously mentioned guide rail to guide the travel path.
  • the transfer device can of course also be set up so that these elements can be used to move the above-mentioned travel path not only from the first to the second tool change position, but also back.
  • the travel path of the transfer device itself can preferably be freely adaptable to the structure of the respective tool magazine in the present loading device, as is also the case with the delivery travel path of the tool delivery bar already described.
  • this travel path and/or the guide rail defining the travel path can be aligned at least transversely to the travel direction of the tool supply bar, so that the tool to be loaded has a right-angled and therefore, as already described, maximum efficient trajectory as the overall path within the loading device .
  • the engagement device can be arranged, preferably along the travel path of the transfer device, i.e. between the aforementioned first and second tool changing position, and, in a particularly preferred case, contacted on the corresponding guide rail.
  • an adaptable loading device for effective and at the same time automated tool changing on an ideally arbitrary tool magazine.
  • a problem that has always existed with such a loading device was that, due to structural differences, particularly those determined by DIN specifications, within current tool holders (see, for example, DIN 69893), the introduction of a conventional tool magazine into the holder of the respective tool holder Magazine precisely aligned reorientation of the tool needed.
  • the gripping device rotates or, preferably, pivots the tool transported with the help of the transfer device during the movement of the transfer device by at least one transfer rotation angle aligned along the longitudinal axis of the respective tool.
  • the above-mentioned engagement device can, in a particularly preferred exemplary embodiment, comprise at least one movable driver, which is set up for the previously described reorientation of the tool to be changed, at least by pivoting the manipulator segment holding this tool and the associated entrainment of the tool carry out the same transfer angle of rotation.
  • drivers can be understood in particular as those machine parts which make it possible to interact with the manipulator by at least one movement independent of the manipulator segment and thus to generate the pivoting of the manipulator segment described above.
  • the movable carrier can, for realizing this mechanism, comprise, for example, an engaging section that is compatible with a pivoting element attached to the manipulator segment.
  • the engagement section can be set up in such a way that during and/or as a result of the movement of the transfer device along the travel path and the resulting approach of the manipulator segment or the specifically attached pivoting element to the engagement device, the pivoting element first enters the engagement section of the driver intervene and can thus bring about at least temporary contact between the intervention device and the manipulator segment. This contact can preferably then be used in order to pivot the manipulator segment, and thus the carried tool, about the desired transfer angle of rotation.
  • the movable driver can, for example, use mechanical forces emanating from the movable driver itself in order to ultimately realign the manipulator segment:
  • a power machine attached to the driver and externally controllable such as such as introducing an electrically, pneumatically, thermally or chemically driven motor together with the necessary joints in order to generate corresponding pivoting forces.
  • the movable driver can also, at least additionally, use the movement of the transfer device caused by the movement of the tool during transport in order to achieve such an effect.
  • Such a case can, for example, preferably be produced by the fact that the movable driver can likewise be pivoted about at least one driver axis of rotation, preferably aligned transversely to the travel path of the transfer device.
  • the axis of rotation of the manipulator segment described below as the manipulator axis of rotation, can be aligned transversely to the driver axis of rotation just mentioned and set up so that, by pivoting the movable driver about the driver axis of rotation, the manipulator segment can also rotate about the manipulator axis of rotation, preferably directly about at least the a transfer rotation angle is pivoted.
  • a torque transmission that transmits force about several axes, similar to a bevel gear, can be used in particular, whereby a force transmission system that can be used as flexibly as possible and can be used for individual adaptation to the respective transfer device geometry can be implemented .
  • the force required to pivot the manipulator segment can preferably be generated by this system with the help of restoring forces generated by moving the transfer device on the movable driver.
  • the present loading device can preferably include an intervention device designed to set the transfer angle of rotation, which uses at least parts of the movement energies of the moving transfer device and thus passively, i.e.
  • the engagement device in such a way that the swiveling of the manipu lator segment around the at least one transfer angle of rotation is not only used to move the transfer device from the first to the second tool change position, but also back, preferably However, contrary to the original pivoting movement around the manipulator axis of rotation, is realized.
  • the transfer device of the present loading device can preferably also be set up for the transfer angle of rotation of the manipulator segment, for example in the event of a change within the tool holders used, an integration of the loading device into a new machine system or a fine adjustment of the angle, preferably for each to be changed To redefine the tool, but the size of the transfer angle of rotation can be at least in an interval of 15° to 90°, in a preferred case in particular 30° to 60°.
  • additional special adjustment elements can be attached to the transfer device and/or the engagement device, for example, which are at least dependent on the type of tool to be changed (e.g. milling, drilling or cutting tools) and its original orientation , are able to determine and set an optimal transfer angle for the tool change with the respective tool.
  • the adjustment elements described above can preferably be connected to a sensor system integrated within the loading device for precise identification of the respective tool to be changed and measurement of tool parameters required for determining the optimum transfer angle.
  • the sensor system can already be present during the input, but at least during the transport of the tool to be changed in the ready station and/or the transfer device. Identify the individual tool properties, such as at least the above-mentioned tool type or the orientation of the tool in the transfer device, and then forward these to the adjustment elements for calculating the optimal transfer angle for the respective tool change.
  • the identification of the tool to be changed by the sensor system can preferably be carried out mechanically, electrically, but particularly preferably optically, so that an interaction with the tool and potential damage resulting therefrom can be reduced to a minimum.
  • an adjustment element can also be understood as any such machine element which, at least through interaction with the transfer device and/or the engagement device, causes a change in the above-mentioned manipulator-driver interaction and so on repetitively and ensuring the desired result, can realize the handover rotation angle when pivoting the manipulator segment to a prescribed size.
  • the setting of the transfer angle of rotation itself can preferably be carried out mechanically, electrically or pneumatically, but preferably also from a combination of the latter.
  • At least one preferably modifiable transfer energy store can then be attached to the transfer device as an adjustment element, at least in the event that the pivoting movement of the manipulator segment, as described above, is caused by the movement of the transfer device, which is set up to at least depend on the desired transfer angle of rotation set by an energy stored in the transfer energy store.
  • Such an energy store can have the particular advantage of setting the transfer angle of rotation for each tool to be exchanged to a defined value by means of a precise and at the same time accurately controllable change in the stored energy, equivalent to a predetermined decrease and/or increase in the latter.
  • a first example of such a preferred energy cell is a battery, a semiconductor cell or any other electrical storage unit that interacts with the manipulator segment in such a way that at a certain energy, here the amount of charge present in the battery, the The manipulator segment (and thus the tool carried) can only be pivoted by the movable driver by a defined transfer angle.
  • the loading device can withdraw the energy stored in the transfer energy store again to a defined extent or to store more in it, so that a precise tool orientation system that can be adapted and automated, in particular for the tool change process, can be implemented .
  • a compression spring system that is in contact with the manipulator segment can also be used as an energy cell, which can allow, preferably depending on the degree of expansion of the spring (equivalent to the stored potential energy) to allow the manipulator segment to only pivot by a predefined transfer angle during the pivoting process.
  • Such a mechanical system can in particular have the advantage of being able to change the energy stored in it by a number of methods, as a result of which a particularly flexible and accurate adjustment element can be produced. For example, it may be possible to to modify the (potential) energy stored in this energy cell, in parallel or instead of other possible changes, also by changing the material properties of the energy cell (in this case, for example, the spring constant or the preset voltage).
  • the present loading device can also have a changing mechanism that can preferably be adapted to the structure of the tool magazine and modified for the precise insertion and removal of tools, in particular for changing tools with the respective tool magazine.
  • the transfer device can first be set up to be able to move up to the already mentioned second tool change position defined for the tool change with the tool magazine, whereby the latter does not necessarily have to be a fixed location due to the extremely flexible structure of the loading device, but preferably only any position along the Travel of the transfer device can represent, in which the transfer device to change tools with the tool magazine is interactable.
  • the loading device can at least be set up in such a way that the transfer device selects the second tool change position that is most effective for the tool change process, i.e. the shortest in terms of time, for each tool change.
  • the transfer device Positioned at this second tool changing position, the transfer device can then be set up to carry out a plurality of firmly defined movement sequences, preferably depending on whether a tool is to be inserted into the magazine or removed from it.
  • the transfer device can be configured to insert a tool held on the gripper arm of the manipulator segment into the magazine in a first step, to position the tool to be exchanged precisely in front of the holder of the magazine, so that, regardless of the starting position of the transfer device, after this first step, the respective tool is positioned at least, oriented along its longitudinal axis, in front of the holder of the magazine to be used as a storage location.
  • the first step can consist of a pivoting movement of the manipulator segment carrying the tool together with the gripper arm, preferably at least about a gripper arm axis of rotation aligned parallel to the travel path of the transfer device.
  • the manipulator segment for tool changing with the tool magazine can be moved at least from a first transport position, preferably used for transporting a tool between the first and second tool change position, with this transport position preferably also being used to hold and transfer the tool to the loading area itste 11 u ngsstati on can be used, and a second magazine position oriented to the tool change with the magazine and can be pivoted back.
  • this mechanism can preferably be implemented by the already mentioned guide elements of the transfer base body, whereby, as with the tool change with the driver, the movements of the gripper arm or The manipulator segment can be carried out independently of the actual movement of the transfer device.
  • the tool already aligned for the magazine along its longitudinal axis can then be introduced into a predetermined holder of the tool magazine by at least one further linear movement aligned along this longitudinal tool axis. Since the alignment of the tool around the longitudinal axis of the quiver has already been passed through the intervention device described above, further orientation or adjustment of the tool is no longer necessary and the tool change with the magazine can be limited to just a few process steps, which is an effective and time-saving process scheme.
  • At least the tool-carrying manipulator segment can also be oriented so that it can be moved by further transverse movements transverse to the longitudinal axis of the tool to be loaded, so that, particularly if the structure of the magazine does not allow the tool to be inserted after the first pivoting movement, the tool to be loaded still oriented in front of the magazine holder and can finally be inserted into the magazine using the method described in the second step.
  • the removal of a tool stored in the magazine can preferably be carried out by a removal mechanism that is opposite to the insertion mechanism described above, that is to say that it reverses.
  • the gripper arm of the manipulator segment can preferably, as already mentioned when changing tools with the delivery station, grip around a tool to be removed at the tool interface and move it in a straight line (previously described as the second step) along the longitudinal axis of the tool remove from the magazine holder.
  • the manipulator segment, together with the tool-carrying gripper arm, can then also pivot preferably from the magazine position at least into the previously described transport position and thus initiate transfer to the delivery station.
  • the loading device can additionally include at least one control unit, which controls at least the aforementioned machine elements, for example by a predefined digital process sequence implemented in the control unit, and thus enables a tool change process that is as efficient as possible.
  • the loading device can, in addition to said control unit, also have at least one receiver unit accessible for external signals, which can receive control signals from external sources, for example, and forward them to the control unit for external control of the loading device.
  • the present loading device can be connectable to a central control module, for example an external server system that is frequently used in larger process sequences, and/or to the control system of the tool magazine to be used and/or the machine tool , which enables an even more effective tool change process.
  • a central control module for example an external server system that is frequently used in larger process sequences
  • the control system of the tool magazine to be used and/or the machine tool , which enables an even more effective tool change process.
  • the loading device may therefore also be possible for the loading device to control the tool changing process automatically, through communication with the central control module and/or the control system of the tool magazine or the machine tool, so that a desired tool is loaded into a introduces and/or removes from the tool magazine the time explicitly required by this control source.
  • the present loading device is able to be easily and efficiently integrated into the tool change process of a machine tool, so that not only waiting times due to tools missing in the tool magazine are reduced to a minimum, but also a tool that is no longer needed is automated can be made available again, for example for use in machines working in parallel.
  • such a control system can also be used to improve the actual tool change process. It can preferably be possible, for example, that in addition to the actual control commands from the central control module and/or the machine tool or the tool magazine, further information such as tool data, process data and/or system data can also be transmitted to and from the loading device . So the present loading device can preferably, for example, in the Be able to provide tool information in the form of tool data, such as the type of tool, the required or existing tool orientation, geometry or to maintain the tool condition and to adapt the tool change process on the basis of this data.
  • the loading device can therefore also be set up in such a way that it receives tool data relating to a tool to be loaded and, as a result, depending on the information thus obtained about at least the tool type and the required and/or existing tool orientation of the tool for the tool magazine, at least least automatically resets the tool orientation required for precise introduction into the tool magazine for each tool, in particular in the form of a specific, newly defined transfer angle of rotation.
  • the present loading device can also be possible for the present loading device to generate tool data itself and to send it to the external server system or the machine tool and/or the tool magazine in order to improve the overall machining process of the machine tool.
  • the above-mentioned sensor system implemented in the loading device and the measurement of a tool to be implemented as a result can also generate information regarding the tool type, the tool orientation or the tool properties of a tool that is currently to be changed and initially store it as tool data, for example in an internal memory cher of the loading device.
  • a tool change process can thus be implemented with the help of the present invention, which is achieved by the specified technical features not only enables a fully automatic and externally controllable exchange of tools from a tool magazine, but also significantly improves the entire machining process within the machine tool by generating tool information, coordinating with existing tool processes and dynamic tool changes to minimize downtimes.
  • FIG. 1 shows a first view of the loading device according to the invention together with the tool magazine and machine tool with the transfer device in the second tool changing position and the tool supply bar in the second supply position;
  • FIG. 2 shows the loading device of FIG. 1 in a side view and a detailed view of the transfer device, the tool-ready bar and the engagement device of the loading device;
  • FIG. 3A shows the detailed view of the loading device of FIG. 2 with the manipulator segment of the transfer device in the magazine position and the gripping arm of the manipulator segment surrounded by a tool;
  • FIG. 3B shows the detailed view of the loading device of FIG. 2 with the manipulator segment of the transfer device in the transport position and carrying a tool removed from the magazine;
  • FIG. 4A shows the detailed view of FIG. 3B from a top view
  • FIG. 4B shows the top view of FIG. 4A with the transfer device in the first tool change position and the manipulator segment pivoted by a transfer angle of rotation that is specific in comparison to FIG. 4A and the transfer device in the first tool change position;
  • FIG. 5A shows a detailed view of the transfer device and the tool supply bar according to FIG. 4B as a front view with the transfer device in the first tool changing position and the tool supply bar in the second supply position;
  • FIG. 5B shows the detailed view of FIG. 5A with the transfer device in the first tool changing position and the tool readying bar raised for the transfer of the tool carried on the manipulator segment;
  • FIG. 6A shows a detailed view of the transfer device and the engaging device with the manipulator segment in a first manipulator position and the movable driver of the engaging device with a first driver position;
  • FIG. 6B shows the detailed view of FIG. 6A as a front view
  • FIG. 6C shows the detailed view of FIG. 6A as a plan view
  • FIG. 7A shows a detailed view of the transfer device and the engagement device with the manipulator segment in a second manipulator position pivoted by a transfer rotation angle in relation to the first manipulator position and the movable catch of the engagement device in a second catch position;
  • FIG. 7B shows the detailed view of FIG. 7A as a front view
  • FIG. 7C shows the detailed view of FIG. 7A as a plan view
  • Figure 8 shows the plan view of Figure 1; Detailed description of preferred embodiments
  • FIG. 1 shows the recognizable form of an embodiment of the loading device BL together with a tool magazine M, which is designed here as a chain magazine, and an exemplary embodiment of the machine tool WM belonging to the tool magazine M.
  • the loading device BL comprises a carrier system 2 as a basis, which consists of a first, horizontally aligned carrier structure 4 that defines the travel path of the transfer device 14 and a vertically aligned second carrier structure that holds the travel path of the tool supply bar 10 and the first carrier structure 4 6 includes.
  • the support structures 4, 6 are designed as framework structures, so that optimal stability of the loading device BL and the associated elements can be guaranteed at all times.
  • the first support structure 4 was aligned in such a way that its longitudinal axis is parallel to the longitudinal axis of the tool magazine M and thus in particular transverse to the longitudinal axis of the tools W arranged within the tool magazine M, resulting in a particularly accurate tool change path for a tool W within the loading device B can be realized.
  • the carrier system 2 is also constructed in such a way that it can carry its own load and can be installed arbitrarily, i.e. without additional fastening or support means can remain in the upright position seen in FIG.
  • the first support structure 4 that can be seen in FIG can also be fastened to this or at least detachably mounted, for example with a tongue and groove connection, a rivet connection, a connection fitting or teeth.
  • the supply station 7 is attached to the second support structure 6 and comprises a running rail 8 which is parallel to the second support structure 6 and is therefore also vertically aligned, as well as the tool supply strip 10 which can be moved on this running rail 8 and which is already in the second Ready position BP2, that is, shown positioned for tool change with the transfer device 14.
  • this tool staging rail 10 can be moved along the rail 8 at least from this second staging position BP2 shown to at least a first staging position, which in this case is further down, and back, so that at least in the first staging position a removal can take place or the addition of tools W to the tool supply bar 10 is made possible.
  • a tool change with the tool staging bar 10 at the first staging position can be manual, but in a preferred example also automated, in particular via an externally operated transport unit or a tool transport vehicle specially designed for tool changing on the loading device BV.
  • a tool transport vehicle specially designed for tool changing on the loading device BV.
  • the latter has the particular advantage that the loading device shown can be used to precisely and efficiently connect machine tools to a fully automatic machine system.
  • the tool supply bar 10 In addition to a motor 11 attached to the underside for moving the tool supply bar 10, the tool supply bar 10 also has a row of parallel-aligned supply holders 12, in which in this case at least eight tools W to be exchanged are placed and positioned for delivery to the transfer device 14 be able.
  • the deployment brackets 12 are also parallel to the Longitudinal axis of the first support structure 4 and thus aligned parallel to the travel path of the transfer device 14 and the longitudinal axis of the tool magazine M, whereby, in particular by moving the transfer device 14 along the travel path up to a tool-defined position directly in front of the respective tool (first tool change position WWP1), a working distance that is the same for the transfer device 14 to each of these stored tools W can be realized.
  • the supply holders 12 themselves have special holding mechanisms which convert an inserted tool W into an alignment optimized for tool changing with the transfer device 14 as soon as it is entered into the tool supply bar 10 .
  • each tool W can have a hollow shank taper, a steep taper or a Morse taper as a tool holder and must be oriented in the supply holder by the holder mechanism in such a way that the index notch of each holder must first be aligned transversely to the direction of travel of the transfer device 14.
  • FIG. 2 which again shows the structure of the loading device BL of FIG. see enlargement below), even more precisely.
  • the advantage of such a holding mechanism is that the tools W that have been successfully introduced into the tool supply bar 10 are already in a predefined orientation, i.e. for transfer to the tool magazine M and the alignment required for this of each tool W as a starting standard or as an initial Calibration of the tool orientation can be used.
  • this initial orientation in the present exemplary embodiment only enables the actual introduction of the tool W into the tool magazine M, since the known initial orientation of the tool W and the final orientation ultimately required within the tool magazine M result in the transfer angle required for reorientation ÜW can now be determined to a particularly precise degree.
  • the supply mount 12 in addition to the orientations mentioned, also accommodates at least part of the tool included in the supply mount 12 as a tool interface 13 for contacting the tool W with the manipulator segment 16 of the transfer device 14 disclose, whereby an efficient and at the same time well-defined method for removing and inserting tool W from the tool deployment bar 10 is realized.
  • the transfer device 14 is also shown on the right-hand side of the loading device BV shown in FIGS.
  • the latter includes, in particular, a transfer base body 18 attached to a motorized guide carriage for moving the transfer device 14 along the predefined travel path, as well as the manipulator segment 16 that is detachably contacted to this transfer base body 18.
  • the travel path of the transfer device 14 itself is defined by a path along the guide rail 22 attached to the first support structure 4 and connected to the guide carriage of the transfer device 14, which makes it possible for the transfer device 14 to move at least parallel to the longitudinal axis of the tool magazine M and thus transversely to the longitudinal axis of the tools W stored therein and the direction of travel of the tool supply bar 10 .
  • the transfer main body 18 of the transfer device 14 also includes a plurality of independently acting and coupled to the manipulator segment 16 guide elements, so that the manipulator segment 16 is at least set up to move horizontally, but in a special case equally vertically, as well for precise interaction with the tool magazine M to pivot about a parallel to the traversing path of the transfer device 14 aligned gripper arm axis of rotation GAA.
  • the manipulator segment 16 has at least one gripper arm 17, which is configured in particular to grip a tool W stored in the tool supply bar 10 and the tool magazine M in a fixed manner at the aforementioned tool interface 13 and with the aid of the movement mechanisms made possible by the guide elements of the transfer device 14 to be transported further.
  • the realignment of the tool W to be loaded required for the tool change between the supply station 7 and the tool magazine M is also described by a further axis of rotation defined around the longitudinal axis of the tool W carried by the manipulator segment 16, also referred to as the manipulator axis MPA (see, for example, Fig. 5B). , Allows, which realizes a pivoting of the manipulator segment 14, and thus of the gripper arm 17 carrying the tool W, to the desired transfer angle ÜW.
  • the engagement device 20 which is set up for setting the last-mentioned transfer angle of rotation ÜW, is also attached directly to the travel path of the transfer device 14, i.e. in particular between the first tool change position WWP1 and the second tool change position WWP2 of the transfer device 14. which is to be specified later.
  • the mode of operation of the latter will now first be explained by a description of a typical tool change made possible by means of the loading device BV with the present tool magazine M. It should be noted that the tool changing mechanism of the present loading device BV described here does not only have to be limited to removing a tool W from the tool magazine M, but can also contain an input of any tool W to this magazine M.
  • FIGS. 3A and 3B first show the process of removing a tool W from the tool magazine M made possible by the transfer device 14.
  • FIG. 3A describes the starting point at which the transfer device 14 is initially positioned in the second tool change position WWP2 and is present in the magazine position MGP with the manipulator segment 16 pivoted about the gripper arm axis GGA.
  • the gripping arm 17 of the manipulator segment 16 already grips the tool W to be used for changing tools so that it can be removed from the respective receptacle 19 of the tool magazine M by further movements of the manipulator segment 16 .
  • a first step of the tool change process using the present invention provides for the selected tool W to be moved from the position stored in the magazine to a transport position TP suitable for further transport with the transfer device 14 using defined movements on the part of the manipulator segment 16 (see Fig 3B) to convert.
  • the manipulator segment 16 is initially set up to remove the contacted tool W from the holder 19 using a first transverse movement along the longitudinal axis of the tool W and to position it in such a way that it is only gripped by the gripper arm 17, free in front of the previous one magazine holder 19 used as storage space is oriented.
  • the tool W can then be oriented by a pivoting movement of the manipulator segment 16 about the gripper arm axis of rotation GAA in such a way that its longitudinal axis is already oriented parallel to the longitudinal axis of the tools W stored in the tool supply bar 10, thereby enabling a subsequent alignment and transfer of the Tool W to the latter can be significantly simplified.
  • the transfer device 14 is also set up to move the manipulator segment 16 finally, in a third procedural step, with the aid of the aforementioned guide elements of the transfer base body 18 set up for transverse movement.
  • trans- port position TP predefined to move position, whereby the transfer device 14 is ultimately converted into a state ready for transport.
  • the latter step is necessary in that the movement of the manipulator segment 16 to the transport position TP allows the manipulator segment 16 to be adjusted in particular for interaction with the engagement device 20 and thus for the resulting alignment of the tool W carried.
  • Figures 4A and 4B also show the next section of the tool change process of the loading device BV described above, in which the tool W now present in the transfer device 14 is moved along the guide rail 22 from the second tool change position WWP2 of the transfer device 14 (Figure 4A) to the first tool change position WWP1 will go to the tool change with the tool supply rail 10 of the supply I u ngsstation 7 ( Figure 4B) ver.
  • FIG. 4A thus again shows the initial situation of FIG. 3B.
  • a problem with many existing loading devices is orienting a tool W removed from a tool magazine M in such a way that it is compatible with the structural receiving conditions of the loading devices (here, for example, the supply mounts 12 of the tool supply bar 10).
  • an automated alignment mechanism integrated into the loading device BV is implemented.
  • the gripping device 20 is set up in such a way that by moving the transfer device 14 along the travel path from the first to the further tool change position WWP1, WWP2 and back, the manipulator segment 16 interacts with the gripping device 20 in such a way that the manipulator segment 16 (and thus the tool W carried by it) pivots about the manipulator axis M PA aligned along the longitudinal axis of the tool W precisely by the specific transfer angle of rotation ÜW, so that the tool W carried only has to be introduced into the tool supply bar 10 with subsequent linear movements .
  • Figures 4A and 4B show this pivoting movement explicitly. In FIG.
  • the transfer device 14 is also shown in the second tool changing position WWP2, so that in this case no interaction with the engagement device 20 has yet been realized.
  • the manipulator segment 16 is also in this position already aligned at a predefined angle around the manipulator axis MPA (first manipulator position M PI), which results in particular from the tool change with the tool magazine M and thus continues for this (in a hypothetical second tool change process) is applicable.
  • the transfer device 14 If the transfer device 14 is now moved along the guide rail 22 in the direction of the tool supply bar 10 and the transfer device 14 reaches the present engagement device 20, then at least the manipulator segment 16 of the transfer device 14 interacts with the engagement device 20 in such a way that it is at least at the first tool change position reached WWP1 of the transfer device 14 is present in an orientation (second manipulator position MP2) pivoted by the transfer angle of rotation ÜW (see also FIG. 4B).
  • FIGS. 5A and 5B show this transfer process of the tool W held by the transfer device to the tool supply bar 10 of the supply station 7 in a detailed view.
  • the tool W to be exchanged is already, as in FIG.
  • the tool W is positioned directly above the staging fixture 12 to be used, still with the orientation generated by the engagement device 20, so that the tool can be inserted into the tool staging fixture 10 by a further vertical movement can.
  • the latter vertical movement is carried out in this exemplary embodiment by the approach of the tool supply bar 10 to the tool which is still held by the gripping arm 17 .
  • the tool staging bar 10 is set up in such a way that, after a tool W to be loaded has been positioned above a free staging holder 12 on either side of the manipulator segment 16, it slowly approaches the tool W until it finally, preferably independently, leaves the staging holder 12 can be worn. Due to the transfer to the tool ready position bar 10 that takes place in this way, the gripper arm 17 can then release the contact with the tool W at the tool interface 13 and thus successfully complete the introduction of the tool into the delivery station 7 .
  • FIGS. 6A to 60 and 7A to 70 also show the tool alignment by means of the engagement device 20 in detail once again.
  • Figures 6A, 6B and 60 show the alignment of the manipulator segment 16 shortly before the interaction with the gripping device (seen from the tool removal process described above) or in the orientation determined for the tool change with the tool magazine M in a three-dimensional view ( Figure 6A), a two-dimensional front view ( Figure 6B) and a two-dimensional top view ( Figure 60).
  • FIGS. 7A to 70 correspond to the equivalent representation of this process after interaction with the engagement device 20 or with the manipulator segment 16 in the orientation oriented for the tool change with the tool-ready bar 10.
  • the engagement device 20 of the present exemplary embodiment firstly comprises a movable driver 24, configured as parallel to the travel path the transfer device 14 aligned and at least one driver compression spring 34 containing swivel arm 30, which is fixed at a lower end to a rail base body 31 of the engagement device 20 and at one the other end includes an engaging portion 26 formed complementary to a pivot member 28 mounted on the manipulator segment 14 . Since the mobile driver 24 itself is pivotable about at least one driver axis of rotation MDA (see e.g. FIG.
  • FIGS. 6A to 6C show the driver 24 in a first equilibrium position, also known as the first driver position MSI
  • FIGS. 7A to 7C show the second equilibrium position, also known as the second driver position MS2.
  • the part of the driver 24 that encompasses the engagement section 26 is also let into a driver guide rail 32 connected to the rail base body 31, which is also aligned parallel to the travel direction of the transfer device 14 and is set up to accommodate at least the pivoting element 28 of the manipulator segment 16.
  • the interaction of the manipulator segment 16 with the gripping device 20 can be described as follows: If the transfer device 14 travels along the travel path from the first tool change position WWP1 to the second tool change position WWP2 or back, the manipulator segment 16 is set up based on the predefined transport position TP that during the process, in addition to the engagement device 20, the pivoting element 28 attached to the manipulator segment 16 moves into the driver guide rail 32 of the engagement device 20 and thus causes a time-dependent movement restriction of the manipulator segment 16 (movements of the pivoting element 28 are directed in directions parallel to the travel path of the transfer device ng 14, see eg Figure 6B).
  • the engagement section 26 of the movable carrier engages in the pivoting element 28 at a predetermined position due to the one-dimensional guidance of the pivoting element 28 and thus contacts the movable carrier 24 at least with the manipulator segment 16 the transfer device 14.
  • This contact has the consequence that the further Driving the transfer device 14 along the travel path and the resulting movement of the pivoting element 28 or pivoting of the engagement section 26 about the driver axis of rotation MDA, an increasing pressure spring 34 in the driver and the movement of the pivoting element 28 counteracting force is generated.
  • the present driver compression spring 34 can also be viewed as a mechanical movement damper of the pivoting element.
  • the setting of the transfer angle of rotation ÜW resulting from the pivoting is made possible by an energy store implemented as a second compression spring, also known as the manipulator compression spring 36, which moves the manipulator segment 16, more precisely the pivot center of the Manipulator segment 16, in addition to the transfer body 18 of the transfer device 14 rotatably and mechanically interactingly connects and is set up to effect a fixation of the manipulator segment alignment when the manipulator compression spring 36 reaches an equilibrium position, ie a state of minimal potential energy.
  • a second compression spring also known as the manipulator compression spring 36
  • the manipulator compression spring 36 of the present exemplary embodiment has at least two of these equilibrium positions and thus enables the two previously described alignments of the manipulator segment 16 for changing tools with the tool magazine M and the supply station 7 (see, for example, FIGS. 6A to 6C and 7A to 7C).
  • the alignment of the manipulator compression spring 36 shown in FIGS. 6A to 6C is to be defined as the first equilibrium position and the alignment shown in FIGS. 7A to 7C as the second equilibrium position.
  • manipulator compression spring 36 The transfer of the manipulator compression spring 36 from one equilibrium position to the other takes place automatically as a consequence of the manipulator segment alignment realized by the driver device 20: If, for example, the manipulator segment 16 is pivoted by the driver mechanism described above from the alignment shown in FIGS the manipulator compression spring 36 is also displaced by an angle of rotation defined by its point of contact with the manipulator segment 16 and is initially forced to deviate from its first equilibrium state, ie in the mechanical sense, an increasing contraction.
  • the manipulator compression spring 36 can then be transferred from its first equilibrium position to its second equilibrium position (see also Figures 7A to 70), in that the maximum potential hurdle generated by this process (maximum Contraction point of the manipulator pressure spring 36 along the pivoting movement of the manipulator segment 16) within the Ma nipulator pressure spring 36 is overcome.
  • the maximum potential hurdle generated by this process maximum Contraction point of the manipulator pressure spring 36 along the pivoting movement of the manipulator segment 16
  • manipulator compression spring 36 it is possible to use an additional control mechanism on the manipulator compression spring 36 to controllably change its material properties, such as the spring constant, spring tension or spring length, so that the positions of the equilibrium positions of the manipulator compression spring 36 and thus the the manipulator segment alignments associated with this equilibrium weight position or the resulting transfer angle of rotation ÜW can be adjusted without negatively influencing other machine elements or even mechanisms.
  • the above interaction between manipulator compression spring 36 and manipulator segment 16 allows for both extremely easy replacement and complete modification of the compression spring mechanism.
  • a completely different type of energy store for example a pneumatic machine or a machine controlled by electrical resistances, can be integrated into the manipulator segment 16 without great effort.
  • the loading device BV shown here offers a cost-effective, adaptable, but particularly efficient device for changing tools W, especially for machine tools WM and that are difficult to access Magazine M. Furthermore, the above-mentioned elements of the loading device BV, as well as the tool changing and transport processes that can be implemented as a result, have the serious advantage that the overall process for changing tools W between the loading device BV and the tool magazine M is completely automatic can be carried out so that, especially in combination with the high degree of customization of the device and the integration made possible in this way in machine tools WM that previously could only be loaded manually, a significant increase in efficiency can be achieved in the latter.
  • Figure 8 which again shows an overall view of the loading device BV together with the selected tool magazine M of the machine tool M, illustrates these advantages once again: Due to the advantage that the present loading device BV consists of at least two mutually independent transport mechanisms (movement of the tool supply bar 10 and movement of the transfer device 14), the geometric structure of the loading device BV, in particular the alignment of the support structures 4, 6, can be adapted entirely to the conditions of the tool magazine M to be loaded in each case, resulting in as individual as possible and thus maximum for the respective work area efficient device structure can be realized.
  • both the tool changing method at the supply station 7 and at the transfer device 14 allow maximum individuality in the integration of the loading device BV.
  • the large number of degrees of freedom of movement that the manipulator segment 16 has due to the transfer base body 18 of the transfer device 14 allow a tool transfer and removal mechanism that can be adapted depending on the magazine structure, whereby the present loading device BV can potentially be used on all externally contactable tool magazines M can be used.
  • the traversing path of the transfer device 14 is not above but at the same height, aligned transversely or even below the tool magazine WM be, and yet a tool change could be carried out effectively using the present loading device BV by appropriately moving the manipulator segment 16, in particular by the aforementioned removal and takeover mechanisms.
  • the staging station 7 also offers the option of handing over the tool W to the loading device BV or removing it from it both manually and automatically, for example via transport units that can interact with the tool staging bar 10, which not only a fully automatic process development favored, but also a connection of a previously independent machine tool WM in an automatic machine system can be realized.
  • the present loading device BV can also be used to integrate the machine tool WM into such a machine system, in that tools are transported with the aid of automated transport units between individual machine tools WM connected to the exemplary embodiment of the loading device BV and exchanged via the respective loading devices can become.
  • the loading device BV as such can thus be used equally as a link for machine tools WM that otherwise only function separately.
  • each loading device BV in terms of data technology to one or a plurality of machine tools WM.
  • there can be a receiver and transmitter unit on each loading device BV for example, which receives tool data relating to tools W to be exchanged from the machine tool WM, another loading device BV or an external source, such as a central server and can use this within the BV loading device to optimally adjust the tool change process or even make it possible in the first place.
  • an automated tool change can be set up, for example using tool data received, in such a way that the loading device BV evaluates the tool data and calculates a tool change process that is individually optimized for each tool to be changed - sometimes by identifying an optimal transfer angle ÜW, an optimal transfer time and/or refusing the tool change if this does not meet the corresponding requirements of the loading device BV.
  • the loading device BV can also record tool data relating to a tool W to be loaded, for example using an integrated sensor system, and send this to the machine tool, another loading device BV and/or machine tool WM or the external source, so that the present invention can be used to create an intercom - Communicative machine system WS is made possible.

Abstract

The present invention relates to a loading device (BV) having: a movable transfer device (14) comprising a manipulator segment (16), for transferring tools (W) to a tool magazine (M) of a machine tool (WM); a provision station (7) for providing tools for the movable transfer device (14); and an engagement device (20) mounted between the provision station (7) and the tool magazine (M) on the loading device (BV). The transfer device (14) is designed so as to be movable back and forth along a movement path between a first tool-exchange position (WWP1) for tool exchange with the provision station (7) and a second tool-exchange position (WWP2) for tool exchange with the tool magazine (M), and so as to change, during the movement and by interacting with the engagement device (20), the orientation of the manipulator segment by a rotational transfer angle (ÜW).

Description

Beladevorrichtung zum Wechseln von Werkzeug eines Werkzeugmagazins an ei ner Werkzeugmaschine und Verfahren zum Wechseln von Werkzeug an einem Loading device for changing tools in a tool magazine on a machine tool and method for changing tools on a machine
Werkzeugmagazin tool magazine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierbare Beladevorrichtung für den Werkzeugwechsel an einem Werkzeugmagazin, insbesondere an einem Kettenma gazin einer Werkzeugmaschine, bei der das zu wechselnde Werkzeug zumindest teilautomatisch durch eine verfahrbare Übergabeeinheit und einem an einer Ein greifvorrichtung angebrachten Mitnehmer transportiert und für den Einsatz in das Werkzeugmagazin und/oder einer weiterführenden Transporteinheit um einen vor definierten Übergabedrehwinkel orientiert wird. The present invention relates to an integrable loading device for changing tools on a tool magazine, in particular on a chain magazine of a machine tool, in which the tool to be changed is transported at least partially automatically by a movable transfer unit and a driver attached to a gripping device and for use in the tool magazine and/or a further transport unit is oriented by a pre-defined transfer angle of rotation.
Hintergrund der Erfindung Background of the Invention
Aufgrund zunehmend komplexer werdenden Arbeitsprozessen und der daraus ent stehenden Anforderung gegenwärtiger Werkzeugmaschinen auf ein Höchstmaß an möglichen, leistungsfähigen Bearbeitungswerkzeuge zurückgreifen zu können, hat sich der dynamische Austausch eingelagerter Werkzeuge innerhalb des jeweiligen Maschinenmagazins, insbesondere aufgrund der meist begrenzten Speicherkapa zität, zu einem Prozessschritt höchster Relevanz entwickelt. Infolgedessen besitzen insbesondere automatisierbare Werkzeugbeladevorrichtungen, welche einzuwech selndes Werkzeug sowohl selbständig entnehmen, als auch zielgerecht in ein ent sprechendes Magazin einführen können, einen hohen Stellenwert innerhalb vieler gegenwärtig bekannter Verarbeitungsanlagen. Due to increasingly complex work processes and the resulting requirement of current machine tools to be able to access the maximum number of possible, high-performance machining tools, the dynamic exchange of stored tools within the respective machine magazine has become a process step of the highest relevance, especially due to the usually limited storage capacity developed. As a result, automatable tool loading devices in particular, which can both independently remove replaceable tools and insert them into a corresponding magazine in a targeted manner, are of great importance within many currently known processing systems.
Gattungsgemäß aus dem Stand der Technik bekannte Beladevorrichtungen für die Einlagerung bzw. Bereitstellung von Werkzeugen für Werkzeugmagazine, insbeson dere Ketten- und Radmagazine, umfassen hierbei zumeist ein oder mehrere Wech selaktoren, Als Beispiel sei die EP 1260754 A2 zu nennen, in welcher ein speziell für die Einfuhr von Bearbeitungs-Einsteckwerkzeug in ein Kettenmagazin konzipier ten Werkzeugträger-Schieber beschrieben wird. Dabei lässt sich ein zu wechselndes Werkzeug zunächst manuell auf eine mit einem Scherengelenk-Mechanismus ver bundene Werkzeugträger-Halterung positionieren und mit einer Vorschubbewegung an eine entsprechende Aufnahme innerhalb des Ketten magazi ns heranführen. Generic well-known from the prior art loading devices for the storage or provision of tools for tool magazines, in particular chain and wheel magazines, here usually include one or more exchange actuators, as an example, EP 1260754 A2 should be mentioned, in which a special is described for the import of machining insertion tool in a chain magazine designed tool carrier slide. A tool to be changed can first be positioned manually on a tool carrier holder connected to a scissor-joint mechanism and moved to a corresponding receptacle within the chain magazine with a feed movement.
Trotz stetiger Weiterentwicklung bestehender Beladevorrichtung tritt jedoch in den meisten Anlagen nach dem Stand der Technik weiterhin das Problem auf, dass, ins besondere aufgrund der zunehmend komplexer werdenden Anordnungen der Werk zeugmagazine, ein voll-automatisierter und zugleich auf ein jeweiliges Magazin an passbarer Werkzeugwechsel prozess nur selten realisierbar bleibt. So bedingen bei spielsweise passgenaue Werkzeugwechsel mit den Aufnahmen eines Magazins, ausgehend von vordefinierten DIN-Vorgaben innerhalb der Werkzeuggeometrie, eine präzise Ausrichtung und somit Umorientierung eines jeden einzuwechselnden Werkzeugs. Zugleich fordern die zumeist kompakt in die Werkzeugmaschine imple mentierten Magazine für herkömmliche Beladevorrichtungen lange, komplexe und somit insbesondere für große Betriebsanlagen ineffiziente Verfahrwege, sodass in vielen Fällen ein zumindest manueller Werkzeugaustausch, trotz eventuellem Mehr aufwand und hinzukommenden Sicherheitsrisiko seitens des betroffenen Bearbei ters, einem vollautomatischen vorgezogen wird. Despite constant further development of existing loading devices, however, the problem still occurs in most systems according to the prior art that, in particular due to the increasingly complex arrangements of the tool magazines, a fully automated tool change process that can also be adapted to a respective magazine is only possible rarely remains feasible. For example, precisely fitting tool changes with the holders of a magazine, based on predefined DIN specifications within the tool geometry, require precise alignment and thus reorientation of each tool to be changed. At the same time, the magazines for conventional loading devices, which are usually implemented compactly in the machine tool, require long, complex and therefore inefficient travel paths, especially for large operating systems, so that in many cases at least a manual tool exchange, despite possible additional effort and additional safety risk on the part of the processor concerned, is a fully automatic one is preferred.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine möglichst anpassbare und voll-automatisierbare Beladevorrichtung und ein Verfahren zum automatisier ten Wechseln von Werkzeugen mittels einer anpassbaren Beladevorrichtung bereit zustellen, welche die vorstehend genannten Probleme aus dem Stand der Technik lösen und welche es ermöglichen, einzuwechselndes Werkzeug innerhalb des auto matisierten Prozesses möglichst effizient und platzsparend an eine Mehrzahl von Aufnahmen eines Werkzeugmaschinenmagazins zu verteilen bzw. in diesem Maga zin eingelagertes Werkzeugfür einen geplanten Werkzeugaustausch zu entnehmen. Zudem ist es insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, die oben genannte Werk zeugorientierung des einzuwechselnden Werkzeugs so während des Wechselpro- zesses einzustellen, dass es an der Kontaktstelle zum Magazin bzw. einem weiter verarbeitenden Element, möglichst optimal in die dafür vorgesehene Magazin ko dier eingebracht werden kann. One object of the present invention is therefore to provide a loading device that is as adaptable and fully automated as possible and a method for the automated changing of tools by means of an adaptable loading device, which solve the above-mentioned problems from the prior art and which make it possible to change To distribute tool within the automated process as efficiently and space-saving as possible to a plurality of recordings of a machine tool magazine or to remove tool stored in this magazine for a planned tool exchange. In addition, it is a particular object of the invention to achieve the above-mentioned tool orientation of the tool to be changed during the change process. process so that it can be introduced as optimally as possible into the magazine provided for this purpose at the point of contact with the magazine or a further processing element.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe werden die Merkmale der unab hängigen Ansprüche vorgeschlagen. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevor zugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. To solve the above problem, the features of the independent claims are proposed. The dependent claims relate to preferred embodiments of the present invention.
Die Beladevorrichtung zum Wechsel von Werkzeug mit einem Magazin einer Werk zeugmaschine kann dabei zumindest eine Bereitstei I u ngsstation zur Eingabe und Entnahme von einzuwechselnden bzw. aus dem Magazin ausgewechselten Werk zeugen sowie eine für den Werkzeugaustausch zwischen der Bereitstei I u ngsstation und dem entsprechenden Werkzeugmagazin eingerichtete Übergabevorrichtung umfassen. Die vorliegende Erfindung bildet somit bevorzugt ein zumindest zweitei liges Vorrichtungssystem, das mithilfe einer ersten Vorrichtung (die Bereitstellungs station) ermöglicht gewünschtes Werkzeug aus der Beladevorrichtung zu entfernen und/oder hinzuzufügen und aufgrund einer zweiten, vorzugsweise unabhängig agie renden Vorrichtung (die Ü berga bevorrichtu ng) einen möglichst effizienten und auto matisiert ablaufenden Austausch der von der Bereitstei I u ngsstation und dem Werk zeugmagazin zur Verfügung gestellten Werkzeuge zu realisieren. The loading device for changing tools with a magazine of a power tool can produce at least one staging station for the input and removal of tools to be loaded or removed from the magazine, as well as one set up for tool exchange between the staging station and the corresponding tool magazine Include transfer device. The present invention thus preferably forms an at least two-part device system which, with the aid of a first device (the supply station), enables the desired tool to be removed from the loading device and/or added and, on the basis of a second, preferably independently acting device (the transfer device ) to realize an exchange of the tools made available by the supply station and the tool magazine that is as efficient and automated as possible.
Zum effektiven Werkzeugwechsel zwischen der Bereitstei I u ngsstation und dem Werkzeugmagazin kann die Übergabevorrichtung hierfür insbesondere zumindest auf einem vordefinierten Verfahrweg, zum Beispiel entlang einer starr ausgerichte ten Führungsschiene, zwischen den beiden zuvor genannten Elementen verfahrbar ausgerichtet sein, sodass einzuwechselnde Werkzeuge mit minimalen Energieauf wand und zuweilen automatisierbaren Steuerungsmechanismen transportiert wer den können. Gleichermaßen kann, insbesondere zur präferierten Ausrichtung des oben genannten Verfahrweges, bevorzugt auch die Bereitstellungsstation einen, in einem besonders bevorzugtem Fall, quer zur Bewegungsrichtung der Übergabevor- richtung ausgerichteten Verfahrmechanismus aufweisen, wodurch eine dreidimen sionale Positionierung des einzuwechselnden Werkzeugs und somit eine möglichst platzsparende und anpassbare Anbindung der Beladevorrichtung an das jeweilige Werkzeugmagazin ermöglicht wird. For an effective tool change between the supply station and the tool magazine, the transfer device can be aligned to be movable between the two aforementioned elements at least on a predefined travel path, for example along a rigidly aligned guide rail, so that tools to be changed require minimal energy consumption and sometimes automatable control mechanisms who can be transported. Likewise, in particular for the preferred alignment of the above-mentioned travel path, the delivery station can also preferably have an in a particularly preferred case, have a movement mechanism aligned transversely to the direction of movement of the transfer device, which enables a three-dimensional positioning of the tool to be exchanged and thus a possible space-saving and adaptable connection of the loading device to the respective tool magazine.
Zusätzlich zu dieser äußerst effizienten und zur Automatisierung des Werkzeug wechselprozesses ausgelegten Vorrichtungsgeometrie, kann die vorliegende Bela devorrichtung zudem, insbesondere um die oben genannten Werkzeugorientie rungsprobleme zu lösen, eine Reihe von spezifischen Ausrichtelementen aufweisen, welche dazu eingerichtet sind das zu wechselnde Werkzeug zur genaueren Einfüh rungin die Aufnahmen der Bereitstei I u ngsstation und des Werkzeugmagazins pass genau zu orientieren. So kann vorzugsweise die zuvor genannte Übergabevorrich tung zusätzlich zumindest ein um zumindest eine Manipulatordrehachse schwenk bares Manipulatorsegment, auch Manipulator genannt, aufweisen, welches, bei spielsweise über einen in diesem Manipulatorsegmenten integrierten Greifarm, ein oder mehrere in der Bereitstei I u ngsstation oder dem Werkzeugmagazin positio nierte Werkzeuge aufnehmen (bzw. an diese Elemente abgeben), sowie durch das Manipulatorsegment aufgenommene Werkzeuge während des Verfahrens der Über gabevorrichtungsicher entlang einer vordefinierten Trajektorie transportieren kann. Eine weitere entlang des Verfahrweges der Übergabevorrichtung angebrachte Ein greifvorrichtung kann zudem in einem besonders bevorzugtem Fall in der Lage sein während des Verfahrens der Übergabevorrichtung mit dem zuvor genannten Mani pulatorsegments wechselzuwirken, wodurch, vorzugsweise durch ein so zu erzeu gendes Schwenken des Manipulatorsegments entlang der zumindest einen Mani pulatordrehachse und um zumindest einen vordefinierten Übergabedrehwinkel, zu mindest ein mithilfe des Manipulatorsegments gehaltenes Werkzeug neu orientiert werden kann. In addition to this extremely efficient device geometry designed to automate the tool changing process, the present loading device can also have a number of specific alignment elements, in particular to solve the tool orientation problems mentioned above, which are set up to introduce the tool to be changed more precisely to precisely orientate the recordings of the supply station and the tool magazine. The aforementioned transfer device can preferably also have at least one manipulator segment, also called manipulator, which can be pivoted about at least one manipulator axis of rotation, which, for example via a gripper arm integrated in this manipulator segment, has one or more positions in the supply station or the tool magazine ned tools (or deliver them to these elements), as well as tools picked up by the manipulator segment during the process of the transfer device can be transported safely along a predefined trajectory. Another gripping device attached along the travel path of the transfer device can also, in a particularly preferred case, be able to interact with the aforementioned manipulator segment during the movement of the transfer device, whereby, preferably by pivoting the manipulator segment along the at least one Manipulator axis of rotation and at least one predefined transfer angle of rotation, at least one tool held using the manipulator segment can be reoriented.
Somit kann die vorliegende Beladevorrichtung bevorzugt derart konfiguriert sein, dass zur Eingabe eines oder mehrerer neu in das entsprechende Werkzeugmagazin hinzuzufügende Werkzeuge, ein jedes dieser Werkzeuge zunächst, zur sicheren Übergabe an die Beladevorrichtung, an die Be re itste 11 u ngsstati o n übergeben und im gegebenen Fall mithilfe eines innerhalb der Be re itste 11 u n gsstati o n integrierten Verfahrmechanismus für die darauffolgende Übergabevorrichtung bereitgestellt werden kann. Ebensolche Übergabevorrichtung kann folgend in der Lage sein in ei nem bevorzugt zweiten Schritt mittels des integrierten Manipulatorsegments zumin dest eines der von der Bereitstei I u ngsstati on bereitgestellten Werkzeuge aufzuneh men und durch Verfahren der Übergabevorrichtung entlang des vorgegebenen Ver- fahrweges in Richtung des Werkzeugmagazins zu transportieren. Darüber hinaus kann indes die an dem zuvor genannten Verfahrweg positionierte Eingreifvorrich tung eingerichtet sein, dass innerhalb des Manipulatorsegments transportierte Werkzeug, vorzugsweise durch spezifische Wechselwirkungen mit dem Manipula torsegment, in eine neue, zur Einführung in das Werkzeugmagazin benötigte Aus richtung zu orientieren, sodass die Überführungsvorrichtung erste res Werkzeug letztendlich passgenau und effizient in die Aufnahme des entsprechenden Maga zins überführen kann. Zur Gewährleistung eines beidseitigen Werkzeugwechsel kann der Prozess zur Einlagerung von Werkzeugen in das Werkzeugmagazin natür lich vorzugsweise auch umgekehrt angesteuert werden, sodass die Beladevorrich tung gleichermaßen in der Lage ist Werkzeuge von dem zumindest einem Werk zeugmagazin zu entnehmen und durch den Transport und die Übergabe an die Be reitstellungsstation einem Benutzer für die Weiterverarbeitung, beispielsweise für eine weitere Reparatur oder eine Bestandsanalyse, zugänglich zu machen. Thus, the present loading device can preferably be configured in such a way that for the input of one or more new tools to be added to the corresponding tool magazine, each of these tools first for safe Transfer to the loading device, handed over to the ready station 11 and, if necessary, can be made available for the subsequent transfer device using a movement mechanism integrated within the ready station 11. Such a transfer device can subsequently be able, in a preferred second step, to pick up at least one of the tools provided by the supply station by means of the integrated manipulator segment and to transport it by moving the transfer device along the specified travel path in the direction of the tool magazine . In addition, however, the engagement device positioned on the aforementioned travel path can be set up to orientate the tool transported within the manipulator segment, preferably through specific interactions with the manipulator segment, into a new direction required for introduction into the tool magazine, so that the transfer device first res tool can ultimately be transferred precisely and efficiently into the receptacle of the corresponding magazine. To ensure that tools can be changed on both sides, the process for storing tools in the tool magazine can of course preferably also be controlled in reverse, so that the loading device is equally capable of removing tools from the at least one tool magazine and transporting and handing them over to the Be mobilization station to make a user for further processing, such as for further repair or inventory analysis, accessible.
Durch diese Ausgestaltung einer Beladevorrichtungfür ein Magazin einer Werkzeug maschine wird somit ein äußerst effizientes, voll-automatisierbares und mitunter für jedes zumindest extern kontaktierbare Werkzeugmagazin universell anwendbares Verfahren zur Bereitstellung und Einlagerung von Werkzeugen bereitgestellt. Insbe sondere realisieren hierbei die Prozessmuster der unabhängig voneinander agie renden Bereitstellungsstation und der Übergabevorrichtung eine im Vergleich der Technik anpassungsfähigere und zugleich für den automatischen Werkzeugwechsel effektiver zu nutzende Methode: Da sich sowohl die Bereitstei I u ngsstation , als auch die Übergabevorrichtung eigenständiger Bewegungsmechanismen bedienen, ist es beispielsweise möglich die Ein- und Ausgabe eines entsprechenden Werkzeugs in bzw. aus der Beladevorrichtung nicht mehr direkt oder in der Nähe des entspre chenden Werkzeugmagazins vollführen zu müssen, sondern diese gleichermaßen dezentral an einem vom Betrieb der jeweiligen Werkzeugmaschine distanzierten In teraktionsort zu verlagern. Dies hat insbesondere zur Folge, dass nicht nur die Si cherheit eines beliebigen, mit der Beladevorrichtung interagierenden Nutzers er heblich vergrößert, sondern gleichermaßen die Konstruktion der Beladevorrichtung so angepasst werden kann, dass sie lediglich eine minimale Arbeitsfläche einnimmt. So kann es beispielsweise möglich sein durch eine zunächst vertikale Ausrichtung der Be re itste 11 u ngsstati o n , den Verfahrweg der Übergabevorrichtung, und die damit zusammenhängende Führungskonstruktion, über die eigentliche Höhe der genutz ten Maschinen zu verlagern, sodass die unter dem Verfahrweg liegende Arbeitsflä che weiterhin genutzt werden kann. Darüber hinaus besitzt die vorliegende Belade vorrichtung zudem den Vorteil durch die oben genannte Konstruktion sowie der au tomatischen Anpassung der Werkzeugausrichtung seitens der zumindest einen zu sätzlichen Eingreifvorrichtung, ein auf das jeweilige Werkzeugmagazin an passbares und somit universell nutzbares Ein- und Ausfuhrsystem zu gewährleisten. Entgegen Systemen, in denen einzuwechselnde Werkzeuge beispielsweise zusätzlich manuell zur genauen Einfuhr in ein Magazin spezifisch ausgerichtet werden müssen, ist es in der vorliegenden Vorrichtung möglich ebensolche Ausrichtungen sowohl automa tisch, als auch in Relation zu einem von dem jeweiligen Magazin geforderten Richt maß zu vollführen, sodass die vorliegende Erfindung mit jedem extern kontaktier bare Werkzeugmagazin kompatibel und anwendbar sein kann. Letztlich kann die vorliegende Beladevorrichtung deshalb aufgrund der oben genannten Eigenschaf ten auch explizit als Universalbeladevorrichtung genutzt werden, welche insbeson dere in mit unterschiedlichen Werkzeugmaschinen versehenen Betrieben eine op timale und kostengünstige Möglichkeit zum einheitlichen und effizienten Austausch von Werkzeugen ermöglicht. This configuration of a loading device for a magazine of a machine tool thus provides an extremely efficient, fully automatable method for providing and storing tools that can sometimes be used universally for any tool magazine that can at least be contacted externally. In particular, the process patterns of the independently acting supply station and the transfer device implement a method that is more adaptable compared to the technology and at the same time more effective for automatic tool change: Since both the supply station and the transfer device use independent movement mechanisms, it is possible it is possible, for example, to input and output a corresponding tool in or from the loading device no longer have to be carried out directly or in the vicinity of the corre sponding tool magazine, but rather to relocate this equally decentralized to an interaction site remote from the operation of the respective machine tool. In particular, this has the consequence that not only does the security of any user interacting with the loading device increase significantly, but the design of the loading device can also be adapted in such a way that it takes up only a minimal work surface. For example, by initially aligning the ready station vertically, the travel path of the transfer device and the associated guide construction can be shifted above the actual height of the machines used, so that the work surface below the travel path can continue to be used. In addition, the present loading device also has the advantage due to the above-mentioned design and the automatic adjustment of the tool alignment on the part of the at least one additional engagement device, to ensure an adaptable to the respective tool magazine and thus universally usable in and out system. In contrast to systems in which tools to be exchanged have to be specifically aligned manually for precise insertion into a magazine, it is possible in the present device to carry out such alignments both automatically and in relation to a standard dimension required by the respective magazine. so that the present invention can be compatible and applicable with any externally contactable tool magazine. Ultimately, the present loading device can therefore also be used explicitly as a universal loading device due to the above-mentioned properties, which enables an optimal and cost-effective possibility for the uniform and efficient exchange of tools, in particular in companies equipped with different machine tools.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die bean spruchte Beladevorrichtung dabei zunächst zumindest zwei miteinander kontak tierte und aus belastbaren Materialen, wie etwa Stahl, Edelstahl, Aluminium oder kohlefaserbestärktem Kunststoff bestehende Trägerkonstruktionen umfassen, wel che vorzugsweise eingerichtet sind die funktionalen Elemente der Beladevorrich tung zu tragen und so maßgeblich die geometrische Form letzteres definieren. Der Begriff „T rägerkonstruktion “ soll dabei unter keinen Umständen als limitierende Ei genschaft zu verstehen sein und sich beispielsweise lediglich auf horizontal orien tierte Bauelemente beschränken, sondern im Gegenteil vermitteln, dass das Grund konstrukt der angesprochenen Beladevorrichtung aus mehreren, in alle möglichen Richtungen ausgerichteten, tragenden Elementen bestehen kann. Dabei können die bestehenden Trägerkonstruktionen insbesondere bevorzugt modular aus tauschbar und/oder entlang zumindest einer Längsachse größenverstellbar sein, etwa durch eine Teleskop- oder modulierbare Fachwerkkonstruktion, sodass die Be ladevorrichtung und die damit einhergehenden Verfahrwege der bereits oben ge nannten Vorrichtungen optimal an die Vorgaben, das heißt Schnittstellen, Kontakt punkte oder weitere zur effizienten Werkzeugübertragung an die Beladevorrichtung gerichtete Bedingungen, eines jeweiligen Werkzeugmagazins angepasst werden können. Für einen besonders stabilen und somit energie- und belastungseffizienten Aufbau kann die Trägerkonstruktion zudem so konfiguriert sein, dass zumindest ein vertikales und/oder eine horizontales Verfahren bestehender Elemente der Bela dungsvorrichtung ermöglicht wird, wodurch, insbesondere in den besonders bevor zugten Fällen, dass die Beladevorrichtung zusätzlich direkt und stützend an die Werkzeugmaschine oder das Werkzeugmagazin angebracht werden kann, ein zu gleich effizient zu konstruierender, als auch zu modifizierender Aufbau ermöglicht wird. In a preferred embodiment of the present invention, the loading device claimed can be initially at least two mutually contact-oriented and made of resilient materials such as steel, stainless steel, or aluminum carbon fiber reinforced plastic include existing support structures, which are preferably set up to carry the functional elements of the loading device and thus define the geometric shape of the latter. The term "support structure" should under no circumstances be understood as a limiting property and should, for example, only be limited to horizontally oriented components, but on the contrary convey that the basic structure of the loading device in question consists of several, aligned in all possible directions, supporting elements can exist. The existing support structures can be particularly preferably modularly exchangeable and/or adjustable in size along at least one longitudinal axis, for example by means of a telescopic or modulatable framework structure, so that the loading device and the associated travel paths of the devices already mentioned above can be optimally adapted to the specifications, the i.e. interfaces, contact points or other conditions directed to the loading device for efficient tool transfer, of a respective tool magazine can be adapted. For a particularly stable and thus energy and load-efficient construction, the support structure can also be configured in such a way that at least one vertical and/or one horizontal movement of existing elements of the loading device is made possible, whereby, especially in the particularly preferred cases, the loading device can also be attached directly and supportively to the machine tool or the tool magazine, enabling a structure that is both efficient to construct and to modify.
Die Bereitstei I u ngsstation , als einer der wesentlichen Elemente der Beladevorrich tung, kann dabei vorzugsweise an zumindest einem der Trägerkonstruktionen an gebracht und zum besonders effektiven automatischen Werkzeugaustausch mit ei ner Reihe von Steuerungselementen versehen sein. So kann die Bereitstellungssta tion zum Beispiel bevorzugt eine Schnittstelle zur Interaktion mit weiteren, vorzugs weise automatisiert betriebenen Werkzeugtransporteinheiten, aufweisen, sodass auch die Werkzeugein- und -ausgabe an der Bereitstellungsstation ohne Zutun ei- nes weiteren Benutzers erfolgen kann. Zu diesem Zweck kann die Bereitstellungs station beispielsweise eingerichtet sein mit zumindest einem Werkzeug beladene Transportfahrzeuge, sowohl solche, die durch einen Benutzer eigenständig geführt werden, als auch führerlose mithilfe von vordefinierten Interaktionselementen, wie etwa Andockabschnitten, Ein rast- oder Nutstrukturen, an die Bereitstellungsstation zu positionieren und über einen vordefinierten Übertragungsmechanismus Werk zeuge wohldefiniert von der Bereitstellungsstation zu dieser Transporteinheit und zurück zu übertragen. Insofern kann es vorzugsweise auch möglich sein die vorge stellte Beladevorrichtung in eine vollautomatische Industrieanlage mit einer Vielzahl miteinander kommunizierenden und Werkzeug-austauschenden Werkzeugmaschi nen zu integrieren. The delivery station, as one of the essential elements of the loading device, can preferably be attached to at least one of the support structures and can be provided with a series of control elements for a particularly effective automatic tool exchange. For example, the supply station can preferably have an interface for interacting with other tool transport units that are preferably operated automatically, so that the input and output of tools at the supply station can also take place without the intervention of a another user can take place. For this purpose, the delivery station can be set up, for example, with at least one tool loaded transport vehicles, both those that are guided independently by a user, as well as driverless vehicles using predefined interaction elements, such as docking sections, latching or groove structures, to the delivery station positioning and using a predefined transmission mechanism to transfer tools in a well-defined manner from the supply station to this transport unit and back. In this respect, it can preferably also be possible to integrate the loading device presented into a fully automatic industrial plant with a large number of machine tools that communicate with one another and exchange tools.
Hinsichtlich des Transports einzuwechselnder Werkzeuge kann die Bereitstellungs station zudem zumindest eine entlang eines vordefinierten Weges verfahrbare und zumindest ein Werkzeug aufnehmende Werkzeugbereitstei I u ngsleiste umfassen, wodurch es der Bereitstei I u ngsstation ermöglicht wird aufgenommenes Werkzeug dynamisch entlang eines Be re itste 11 u ngsve rfa h rweges zumindest zwischen einer ersten Bereitstellungsposition zur Entnahme und Übergabe von Werkzeugen an der Beladevorrichtung, beispielsweise für einen Benutzer oder die oben genannten Transporteinheiten, und einer zweiten Bereitstellungsposition zum Werkzeugwech sel mit der später genauer spezifizierten Übergabevorrichtung und zurück zu trans portieren. Durch die so zusätzlich generierten Freiheitsgrade der Bereitstellungssta tion ist die Beladevorrichtung somit in der Lage den Transportweg eines einzuwech selnden Werkzeugs in zumindest zwei unabhängig voneinander ansteuerbare An teile (einen ersten seitens der Bereitstei I u ngsstation und einen zweiten über das Verfahren der darauffolgenden Übergabevorrichtung) aufzuteilen, wodurch der Werkzeugwechsel prozess noch effektiver ausgestaltet werden kann: Zum einen ist es mit diesem zumindest zweiteiligen System möglich die Arbeitszeit aufeinander folgender Wechselprozesse erheblich zu verkürzen, da beispielsweise während des Beladen und Verfahrens der Werkzeugbereitstellungsleiste ein bereits an die Über gabevorrichtung überreichtes Werkzeug zeitgleich durch die Übergabevorrichtung in das Werkzeugmagazin eingeführt bzw. etwas aus diesem entnommen werden -g- kann. Zum anderen ermöglicht das vorliegende Merkmal jedoch auch den Verfahr weg des einzuwechselnden Werkzeugs, wie bereits beschrieben, noch effizienter an die Begebenheiten und Bedingungen der vorliegenden Arbeitsumgebung anzupas sen, sodass mithilfe der vorliegenden Erfindung eine maximale Flexibilität bezüglich der räumlichen Ausgestaltung der Beladevorrichtung gewährleistet wird. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann deshalb die Werkzeugbereitstel lungsleiste der Bereitstei I u ngsstation auch derart konfiguriert sein, dass der oben genannte Bereitstellungsverfahrweg vorzugsweise vertikal ausgerichtet ist, wodurch, aufgrund eines in die Höhe verlagerbaren Verfahrweges der Übergabevor- richtung, der darunter liegende Arbeitsplatz weiterhin optimal genutzt werden kann. With regard to the transport of tools to be exchanged, the staging station can also include at least one tool staging bar that can be moved along a predefined path and accommodates at least one tool, which enables the staging station to dynamically move the picked-up tool along a preparation process Rwegs to transport at least between a first ready position for removing and handing over tools to the loading device, for example for a user or the above transport units, and a second ready position for tool change sel with the later specified transfer device and back. Due to the additional degrees of freedom generated in the staging station, the loading device is thus able to divide the transport path of a tool to be changed into at least two parts that can be controlled independently of one another (a first part from the staging station and a second one via the movement of the subsequent transfer device). , whereby the tool change process can be designed even more effectively: On the one hand, with this at least two-part system, it is possible to significantly reduce the working time of successive change processes, since, for example, during the loading and moving of the tool supply bar, a tool that has already been handed over to the transfer device is simultaneously passed through the Transfer device introduced into the tool magazine or something can be removed from this -g- can. On the other hand, the present feature also enables the traversing path of the tool to be exchanged, as already described, to be adapted even more efficiently to the circumstances and conditions of the present working environment, so that the present invention ensures maximum flexibility with regard to the spatial design of the loading device. In a particularly preferred embodiment, the tool supply bar of the supply station can therefore also be configured in such a way that the supply travel path mentioned above is preferably aligned vertically, which means that the work station underneath continues to be optimal due to a travel path of the transfer device that can be shifted upwards can be used.
Darüber hinaus kann die Werkzeugbereitstellungsleiste in einem besonders bevor zugten Ausführungsbeispiel zum effizienten Austausch von Werkzeugen mit der Übergabevorrichtung bzw. an der Bereitstei I u ngsstation eine Mehrzahl von Bereit stellungshalterungen aufweisen, welche es ermöglichen einzuwechselnde Werk zeuge an der Werkzeugbereitstellungsleiste wohldefiniert zu positionieren und so mit die Automatisierung des Werkzeugwechsel Prozesses aufgrund von bevorzugt festgelegten und somit für ein Automatisierungssystem schnell zu analysierenden Werkzeugstandorten beschleunigt. In addition, in a particularly preferred embodiment, for the efficient exchange of tools with the transfer device or at the supply station, the tool supply bar can have a plurality of supply holders, which enable tools to be exchanged to be positioned in a well-defined manner on the tool supply bar and thus with the Automation of the tool change process due to tool locations that are preferably defined and thus quick to analyze for an automation system.
Die Bereitstellungshalterungen selbst können dabei vorzugsweise als Fassungs struktur, in einem weiteren Ausführungsbeispiel jedoch auch lediglich als für die jeweiligen Werkzeugaufnahmen der Werkzeuge passgenau geformte Aushöhlung oder als mit einer speziellen Schließmechanik ausgestatteten Halterungsvorrich tung vorliegen. So können die Bereitstei I u ngshalteru ngen beispielsweise mit einem Einrastmechanismus versehen sein, welcher ein jeweilig in die Bereitstellungshal terung eingeführtes Werkzeug nach Eingabe in die Werkzeugbereitstellungsleiste sicher fixiert und nach dem Transport zur zumindest ersten oder zweiten Bereitstel lungsposition zur vereinfachten Entnahme wieder lösen kann. Darüber hinaus kann es möglich sein, dass auch bereits die Bereitstellungshalterungen mit einem inter nen Ausrichtesystem versehen sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die Bereitstellungshalterungen deshalb eingerichtet sein bereits eingefügte Werkzeuge, beispielsweise mit einer zu der Werkzeugaufnahme des jeweiligen Werkzeugs angepassten Fassungsgeometrie sowie einem integrierten geeigneten Dreh- und Einrastmechanismus, in eine vorbestimmte, vorzugsweise entlang der Längsachse des Werkzeugs drehbare Winkelausrichtung zu orientieren und bei Er halt einer gewünschten Ausrichtung in den zuvor genannten Sicherungszustand zu verfallen. Durch einen solchen Prozess lässt es sich dementsprechend ermöglichen das in die Be re itste 11 u ngsstati o n eingefügte Werkzeug nicht nur bereits vor Über gabe an die Übergabevorrichtung zu orientieren, sondern diese Orientierung auch noch abhängig von der jeweiligen Aufnahmeart eines einzuwechselnden Werkzeugs (beispielsweise können letztgenannte Werkzeuge einen Steil-, einen Hohlschaftke gel oder jede andere Kegelform besitzen) durchzuführen, wodurch insbesondere eine vereinheitlichte Weitergabe und damit zusammenhängende Beschleunigung des Gesamt-Wechselprozesses bewirkt werden kann. The provision mounts themselves can preferably be present as a mount structure, but in a further exemplary embodiment they can also be present simply as a cavity that is precisely shaped for the respective tool holders of the tools or as a mount device equipped with a special locking mechanism. For example, the provision holders can be provided with a latching mechanism, which securely fixes a tool inserted into the provision holder after it has been entered into the tool provision bar and can be released again after transport to at least the first or second provision position for simplified removal. In addition, it may be possible that the provision holders are already provided with an internal alignment system. In a preferred embodiment, the provisioning fixtures can therefore be set up already inserted To orient tools, for example with a holder geometry adapted to the tool holder of the respective tool and an integrated suitable turning and locking mechanism, in a predetermined angular orientation, preferably rotatable along the longitudinal axis of the tool, and to fall into the aforementioned secure state when a desired orientation is obtained . Such a process makes it possible to orientate the tool inserted in the ready station not only before it is transferred to the transfer device, but also to orientate this orientation depending on the respective type of holder of a tool to be exchanged (for example, the latter can Tools have a steep, a hollow shank gel or any other cone shape) to carry out, which in particular allows a unified transfer and associated acceleration of the overall change process to be effected.
Zum Werkzeugwechsel zwischen der Werkzeugbereitstellungsleiste und der Über gabevorrichtung können die Bereitstellungshalterungen zudem so konfiguriert sein, dass zumindest eine zur Interaktion mit der Übergabevorrichtung spezifizierte Werk zeugschnittstelle an einem jeweilig zu wechselnden Werkzeug offengelegt oder zu mindest ein Teil der entsprechenden Werkzeugaufnahme zur Kontaktierung mit der letztgenannten Übergabevorrichtung bereitgestellt wird. Dies ermöglicht insbeson dere den Fall, dass in der Werkzeugbereitstellungsleiste gehaltenes Werkzeug durch effiziente mechanische Wechselwirkungen zumindest mit der Übergabevor richtung aus der Werkzeugbereitstellungsleiste entnommen und/dieser hinzugefügt werden können. In order to change tools between the tool supply bar and the transfer device, the supply holders can also be configured in such a way that at least one tool interface specified for interaction with the transfer device is exposed on a tool to be changed, or at least part of the corresponding tool holder is provided for contacting the latter transfer device becomes. In particular, this makes it possible for tools held in the tool staging bar to be removed from and/or added to the tool staging bar by efficient mechanical interactions at least with the transfer device.
So kann die Übergabevorrichtung beispielsweise bevorzugt so eingerichtet sein, dass sie zumindest mit einem an der Übergabevorrichtung angebrachten Manipu- latorsegment in der Lage ist insbesondere durch Kontaktierung und Aufnahme zu mindest eines einzuwechselnden Werkzeugs, ein jeweiliges Werkzeug aus der Werkzeugbereitstellungsleiste zu entnehmen und/oder dieses zielgerecht in eine der entsprechenden Bereitstellungshalterungen zu übergeben. Zu diesem Zweck kann das Manipulatorsegment in einem besonders bevorzugten Ausführungsbei spiel beispielsweise einen mechanischen, pneumatischen oder elektrischen Greif arm, jedoch auch eine jede andere Art von Effektorelement umfassen, welches eine sichere und zum Werkzeugtransport entlang des Verfahrweges der Übergabevor richtunggeeignete Aufnahme des Werkzeugs gewährleistet. Infolgedessen kann die Übergabevorrichtung vorzugsweise so eingerichtet sein, dass es mithilfe des Mani pulatorsegments, genauer gesagt des dort integrierten Greifarms, zur Entnahme ei nes in der Werkzeugbereitstei I u ngsleiste vorliegenden Werkzeugs ein in der Werk zeugbereitstellungshalterung positioniertes Werkzeug, bevorzugt wenn die Werk zeugbereitstellungshalterung in der zweiten Bereitstellungsposition vorliegt, an der oben genannten Werkzugschnittstelle kontaktiert oder tragend umschließt und durch weiteres, mechanisches Verfahren zumindest des Manipulatorsegments und/oder der Werkzeugbereitstellungsleiste aus der Bereitstellungshalterung ent fernt. For example, the transfer device can preferably be set up in such a way that, with at least one manipulator segment attached to the transfer device, it is able, in particular by contacting and receiving at least one tool to be exchanged, to remove a respective tool from the tool supply bar and/or to remove it in a targeted manner handed over to one of the appropriate provision holders. To this end In a particularly preferred embodiment, the manipulator segment can include, for example, a mechanical, pneumatic or electric gripper arm, but also any other type of effector element, which ensures that the tool is picked up safely and appropriately for tool transport along the travel path of the transfer device. As a result, the transfer device can preferably be set up in such a way that, with the help of the mani pulator segment, more precisely the gripper arm integrated there, a tool positioned in the tool supply bar can be used to remove a tool from the tool supply bar, preferably if the tool supply bracket is in the second provision position is present, contacted at the above-mentioned tool interface or supporting encloses and ent removed by further mechanical process at least the manipulator segment and / or the tool supply bar from the supply holder.
Zur effizienten Übergabe von Werkzeugen von und an die Übergabevorrichtung kann das Manipulatorsegment zudem vorzugsweise zumindest um eine Überga bedrehachse drehbar und entlang einer, unabhängig vom Verfahrweg der Überga bevorrichtung agierenden Bewegungsachse translatorisch verfahrbar sein. So kann in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel die Übergabevorrichtung zum Beispiel, zumindest zusätzlich zum oben genannten Manipulatorsegment, einen zur Einstellung des Bewegu n gs m uste rs des Manipulatorsegment eingerichteten Über gabegrundkörper aufweisen, welcher, durch Kopplungan das Manipulatorsegment, letzteres weiter beweglich ausrichten und somit zur Positionierung von aufgenom menen Werkzeugen mit zusätzlichen Freiheitsgraden ausstatten kann. Insofern ist es in der vorliegenden Beladungsvorrichtung auch möglich nicht nur dessen ge samtgeometrische Aufbau, sondern auch die zur Werkzeugwechsel spezifizierte Übergabevorrichtung so an die jeweilige Werkzeugmaschine bzw. das Werkzeugma gazin anzupassen, dass der Werkzeugwechsel an einem dem Magazin möglichst optimal durchgeführt werden kann. Um die Anpassungsfähigkeit der Übergabevorrichtung dabei weiter zu erhöhen, kann das Manipulatorsegment der Übergabevorrichtung ferner vorzugsweise ab nehmbar aufsitzend auf dem Übergabegrundkörper positioniert werden. Auf diese Art ist es somit möglich das Manipulatorsegment schnell und effektiv von der Über gabevorrichtung, beispielsweise im Falle einer Reparatur, zur Neuadjustierung be stimmter Steuerungselemente oder gar zum Austausch einer der beiden Elemente, zu lösen. Gleichzeitig kann der Übergabegrundkörper mit einer Reihe von ansteuer baren Führungselementen, zum Beispiel motorbetriebenen und in horizontal und/oder vertikal ausgerichteten Linearführungen, Schwenkführungen oder weite ren zum Verfahren zumindest von Teilen des Übergabegrundkörpers eingerichteten Bewegungselementen ausgestattet sein, welche es erlauben die so ermöglichten Bewegungsfreiheiten des Übergabegrundkörpers zumindest auch zum Teil an das Manipulatorsegment zu übertragen und somit spezifische und insbesondere zur Au tomatisierung ansteuerbare Bewegungsmuster des Manipulatorsegments zu reali sieren. For the efficient transfer of tools from and to the transfer device, the manipulator segment can also preferably be rotatable at least about a transfer axis and be translationally movable along a movement axis that acts independently of the travel path of the transfer device. In a particularly preferred exemplary embodiment, the transfer device can, for example, have, at least in addition to the manipulator segment mentioned above, a transfer base body set up to set the movement pattern of the manipulator segment, which, by being coupled to the manipulator segment, aligns the latter more movably and thus Positioning of recorded tools can equip with additional degrees of freedom. In this respect, it is also possible in the present loading device not only to adapt its overall geometric structure, but also the transfer device specified for tool changing to the respective machine tool or the tool magazine in such a way that the tool change can be carried out as optimally as possible on one of the magazines. In order to further increase the adaptability of the transfer device, the manipulator segment of the transfer device can also preferably be positioned so that it can be removed and is seated on the transfer base body. In this way it is thus possible to detach the manipulator segment quickly and effectively from the transfer device, for example in the event of a repair, for readjustment of certain control elements or even for the replacement of one of the two elements. At the same time, the transfer body can be equipped with a series of controllable guide elements, for example motor-driven and in horizontally and/or vertically aligned linear guides, swivel guides or other movement elements set up for moving at least parts of the transfer body, which allow the freedom of movement of the transfer body made possible in this way to be transmitted at least in part to the manipulator segment and thus to realize specific movement patterns of the manipulator segment that can be controlled in particular for automating.
Aus dem gleichen Grund kann das Manipulatorsegment der Übergabevorrichtung auch ferner vorzugsweise zumindest während des Austa uschs von Werkzeug mit der Bereitstellungsstation in einer durch die Übergabevorrichtung vordefinierten Manipulatororientierung ausgerichtet sein, welche es dem Manipulatorsegment ins besondere erlaubt sich bei spezifischen Ausrichtungen der Werkzeuge innerhalb der Werkzeugbereitstellungsleiste oder beispielsweise aufgrund struktureller Vorga ben innerhalb der Bereitstellungshalterungen optimal zu positionieren. For the same reason, the manipulator segment of the transfer device can also preferably be aligned at least during the exchange of tools with the delivery station in a manipulator orientation predefined by the transfer device, which allows the manipulator segment in particular with specific alignments of the tools within the tool delivery bar or, for example to be optimally positioned within the deployment brackets due to structural specifications.
Erfolgt nun eine Aufnahme zumindest eines einzuwechselnden Werkzeugs mithilfe des oben beschriebenen Manipulatorsegments, so kann die Übergabevorrichtung als Ganzes, das heißt mitsamt des Manipulatorsegments und des zumindest einem in diesem aufgenommenen Werkzeugs, in einem nächsten Schritt vorzugsweise konfiguriert sein, zumindest entlang des bereits genannten Verfahrweges von der zum Werkzeugwechsel mit der Bereitstei I u ngsstation eingerichteten Position, fort führend auch erste Werkzeugwechselposition genannt, zu zumindest einer zweiten Werkzeugwechselposition zum Wechsel des Werkzeugs mit dem jeweiligen Werk- zeugmagazin zu verfahren. Zu diesem Zweck kann die Übergabevorrichtung bei spielsweise weitere Führungselemente, zum Beispiel motorisierte Roll- oder Schie beführungen, umfassen, welche es erlauben mithilfe einer zusätzlichen, bevorzugt ebenso auf einer Trägerkonstruktion angebrachten und den Verfahrweg der Über gabevorrichtung definierenden Führungsschiene, die Übergabevorrichtung entlang des zuvor genannten Verfahrweges zu leiten. In einem besonders bevorzugtem Aus führungsbeispiel kann die Übergabevorrichtung selbstverständlich auch eingerich tet sein den oben genannten Verfahrweg durch diese Elemente nicht nur von der ersten zur zweiten Werkzeugwechselposition, sondern auch zurück verfahren zu können. If at least one tool to be exchanged is now picked up using the manipulator segment described above, the transfer device as a whole, i.e. together with the manipulator segment and the at least one tool picked up in it, can preferably be configured in a next step, at least along the already mentioned travel path of the position set up for the tool change with the preparation I u ngs station, hereinafter also referred to as the first tool change position, to at least a second tool change position for changing the tool with the respective tool to proceed tool magazine. For this purpose, the transfer device can, for example, comprise further guide elements, for example motorized roller or sliding guides, which, with the aid of an additional guide rail, preferably also mounted on a support structure and defining the travel path of the transfer device, allow the transfer device to be moved along the previously mentioned guide rail to guide the travel path. In a particularly preferred exemplary embodiment, the transfer device can of course also be set up so that these elements can be used to move the above-mentioned travel path not only from the first to the second tool change position, but also back.
Der Verfahrweg der Übergabevorrichtung selbst kann hierbei bevorzugt, wie auch beim bereits beschriebenen Bereitstellungsverfahrweg der Werkzeugbereitstel lungsleiste, in der vorliegenden Beladungsvorrichtung frei an die Stru ktu r des jewei- ligen Werkzeugmagazins anpassbar sein. Vorzugsweise kann dieser Verfahrweg und/oder die den Verfahrweg definierende Führungsschiene jedoch zumindest quer zur Verfahrrichtung der Werkzeugbereitstei I u ngsleiste ausgerichtet sein, sodass sich für das einzuwechselnde Werkzeug als Gesamtweg innerhalb der Beladevor richtung eine rechtwinklige und somit, wie bereits beschrieben, maximal effiziente Trajektorie ergibt. The travel path of the transfer device itself can preferably be freely adaptable to the structure of the respective tool magazine in the present loading device, as is also the case with the delivery travel path of the tool delivery bar already described. Preferably, however, this travel path and/or the guide rail defining the travel path can be aligned at least transversely to the travel direction of the tool supply bar, so that the tool to be loaded has a right-angled and therefore, as already described, maximum efficient trajectory as the overall path within the loading device .
Darüber hinaus kann, bevorzugt entlang des Verfahrweges der Übergabevorrich tung, das heißt zwischen der oben genannten ersten und zweiten Werkzeugwech selposition, und, in einem besonders bevorzugtem Fall, an der entsprechenden Füh rungsschiene kontaktiert, die Eingreifvorrichtung angeordnet sein. Wie bereits be schrieben ist es hierbei Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine anpassbare Bela devorrichtung zum effektiven und zugleich automatisierten Werkzeugwechsel an ei nem, im besten Fall, beliebigen Werkzeugmagazin zu realisieren. Ein seit jeher be stehendes Problem einer solchen Beladevorrichtung war es jedoch, dass, aufgrund von strukturellen, insbesondere durch DIN-Vorgaben bestimmten Unterschieden in nerhalb derzeitiger Werkzeugaufnahmen (siehe z.B. DIN 69893), die Einführung in ein herkömmliches Werkzeugmagazin eine auf die Aufnahmeköcher des jeweiligen Magazins präzise ausgerichtete Neuorientierung des Werkzeugs benötigte. Diese Aufgabe wird nunmehr in der vorliegenden Erfindung durch die Einführung der Ein greifvorrichtung gelöst, indem die Eingreifvorrichtung das mithilfe der Übergabevor richtung transportierte Werkzeug während des Verfahrens der Übergabevorrichtung zumindest um einen entlang der Längsachse des jeweiligen Werkzeugs ausgerich teten Übergabedrehwinkel dreht oder bevorzugt schwenkt. In addition, the engagement device can be arranged, preferably along the travel path of the transfer device, i.e. between the aforementioned first and second tool changing position, and, in a particularly preferred case, contacted on the corresponding guide rail. As already described, it is the object of the present invention to implement an adaptable loading device for effective and at the same time automated tool changing on an ideally arbitrary tool magazine. However, a problem that has always existed with such a loading device was that, due to structural differences, particularly those determined by DIN specifications, within current tool holders (see, for example, DIN 69893), the introduction of a conventional tool magazine into the holder of the respective tool holder Magazine precisely aligned reorientation of the tool needed. This object is now achieved in the present invention by the introduction of the gripping device, in that the gripping device rotates or, preferably, pivots the tool transported with the help of the transfer device during the movement of the transfer device by at least one transfer rotation angle aligned along the longitudinal axis of the respective tool.
Zu diesem Zweck kann die oben genannte Eingreifvorrichtung in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel zumindest einen beweglichen Mitnehmer umfas sen, welcher eingerichtet ist die zuvor beschriebene Neuorientierung des einzu wechselnden Werkzeugs zumindest durch Schwenken des dieses Werkzeug halten des Manipulatorsegments, und der damit zusammenhängenden Mitführung des Werkzeugs, um den gleichen Übergabedrehwinkel durchzuführen. Als Mitnehmer können dabei in diesem Fall insbesonderejene Maschinenteile verstanden werden, welche es ermöglichen, durch zumindest eine von dem Manipulatorsegment unab hängige Bewegung mit dem Manipulator zu wechselwirken und so die oben be schriebene Verschwenkung des Manipulatorsegments zu erzeugen. For this purpose, the above-mentioned engagement device can, in a particularly preferred exemplary embodiment, comprise at least one movable driver, which is set up for the previously described reorientation of the tool to be changed, at least by pivoting the manipulator segment holding this tool and the associated entrainment of the tool carry out the same transfer angle of rotation. In this case, drivers can be understood in particular as those machine parts which make it possible to interact with the manipulator by at least one movement independent of the manipulator segment and thus to generate the pivoting of the manipulator segment described above.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der bewegliche Mitnehmer zur Re alisierung dieses Mechanismus beispielsweise einen zu einem am Manipulatorseg mentangebrachten Schwenkelement kompatiblen Eingreifabschnitt umfassen. Da bei kann der Eingreifabschnitt derart eingerichtet sein, dass beim und/oder durch das Verfahren der Übergabevorrichtung entlang des Verfahrweges, und der dadurch entstehenden Annäherung des Manipulatorsegments bzw. des spezifisch ange brachten Schwenkelements an die Eingreifvorrichtung, das Schwenkelement zu nächst in den Eingreifabschnitt des Mitnehmers eingreifen und so eine zumindest zeitweilige Kontaktierung zwischen Eingreifvorrichtung und Manipulatorsegment bewirken kann. Diese Kontaktierung kann vorzugsweise daraufhin genutzt werden, um das M an i pu latorsegment, und damit das getragene Werkzeug, um den ge wünschten Übergabedrehwinkel zu verschwenken. So kann der bewegliche Mitnehmer zu diesem Zweck beispielsweise vom bewegli chen Mitnehmer selbst ausgehende, mechanische Kräfte nutzen, um das Manipu- latorsegment letztendlich neu auszurichten: Zum einen kann es vorzugsweise mög lich sein, durch einen eine am Mitnehmer angebrachte und extern ansteuerbare Kraftmaschine, wie etwa einen elektrisch, pneumatisch, thermisch oder chemisch angetriebenen Motor mitsamt den benötigten Gelenken, einzuführen, um entspre chende Schwenkkräfte zu erzeugen. In einem besonders bevorzugten Ausführungs beispiel kann der bewegliche Mitnehmer jedoch zum anderen auch, zumindest zu sätzlich, die durch die während des Transports des Werkzeugs bewirkte Bewegung der Übergabevorrichtung nutzen, um einen solchen Effekt zu erzielen. Insbesondere in einem solchen Ausführungsbeispiel ist es somit möglich die Neuausrichtung des entsprechenden Werkzeugs in einem besonders effektiven Maße zu realisieren, da im letzteren Fall keine aktiven Ausrichtelemente implementiert und damit die Ener gie- und Kosten effizient der vorliegenden Erfindung bei weitem gesteigert werden kann. In a preferred exemplary embodiment, the movable carrier can, for realizing this mechanism, comprise, for example, an engaging section that is compatible with a pivoting element attached to the manipulator segment. The engagement section can be set up in such a way that during and/or as a result of the movement of the transfer device along the travel path and the resulting approach of the manipulator segment or the specifically attached pivoting element to the engagement device, the pivoting element first enters the engagement section of the driver intervene and can thus bring about at least temporary contact between the intervention device and the manipulator segment. This contact can preferably then be used in order to pivot the manipulator segment, and thus the carried tool, about the desired transfer angle of rotation. For this purpose, the movable driver can, for example, use mechanical forces emanating from the movable driver itself in order to ultimately realign the manipulator segment: On the one hand, it can preferably be possible, please include a power machine attached to the driver and externally controllable, such as such as introducing an electrically, pneumatically, thermally or chemically driven motor together with the necessary joints in order to generate corresponding pivoting forces. In a particularly preferred embodiment, however, the movable driver can also, at least additionally, use the movement of the transfer device caused by the movement of the tool during transport in order to achieve such an effect. In particular in such an embodiment it is thus possible to realize the realignment of the corresponding tool to a particularly effective extent, since in the latter case no active alignment elements are implemented and the energy and cost efficiency of the present invention can thus be increased by far.
Ein solcher Fall kann beispielsweise bevorzugt dadurch erzeugt werden, dass der bewegliche Mitnehmer gleichermaßen um zumindest eine, vorzugsweise quer zum Verfahrweg der Übergabevorrichtung ausgerichtete, Mitnehmerdrehachse schwenkbar ist. Zudem kann auch die Drehachse des Manipulatorsegments, fort folgend als Manipulatordrehachse beschrieben, quer zur eben genannten Mitneh merdrehachse ausgerichtet sowie eingerichtet sein, dass, durch Schwenken des be weglichen Mitnehmers um die Mitnehmerdrehachse, auch das Manipulatorseg ment um die Manipulatordrehachse, vorzugsweise direkt um zumindest den einen Übergabedrehwinkel geschwenkt wird. Zur Weitergabe eventueller Kräfte durch die Bewegung der Übergabevorrichtung kann also insbesondere ein, ähnlich zu einem Kegelradgetriebe, um mehrere Achsen kraftübertragendes Dreh momentgetriebe genutzt werden, wodurch eine möglichst flexibel einsetzbares und zur individuellen Anpassung an die jeweilige Übergabevorrichtungsgeometrie anwendbares Kraft- ü bertragu ngssystem realisiert werden kann. Die zur Schwenkung des Manipulatorsegments benötigte Kraft kann indes vorzugs weise von diesem System mithilfe von durch das Bewegen der Übergabevorrichtung am beweglichen Mitnehmer erzeugten Rückstellkräften erzeugt werden. So kann bevorzugt beispielsweise zumindest durch die Kontaktierung des Eingreifabschnitts des beweglichen Mitnehmers mit dem Schwenkelement des Manipulatorsegments während des weiteren Verfahrens der Übergabevorrichtung ein ab einem vordefi nierten Zeitpunkt der Bewegung der Übergabevorrichtung hinderndes und/oder gar entgegengesetztes Moment erzeugt werden, welches das Fortführen der Transport- bewegungzumindestdes Manipulatorsegments durch Wechselwirkungen beispiels weise mechanischer, pneumatischer, sterischer oder elektrischer Art, limitieren und entsprechende, für das Schwenken des Manipulatorsegments zu nutzende Gegen kräfte erzeugen kann. Insofern kann die vorliegende Beladevorrichtung somit vor zugsweise eine zur Einstellung des Übergabedrehwinkels ausgerichtete Eingreifvor richtung beinhalten, welche zumindest Teile der Bewegu n gse n e rgi e der sich verfah renden Übergabevorrichtung nutzt und somit passiv, das heißt ohne Verwendung eigener Energie, sowie automatisch eine Schwenkung des in der Übergabevorrich tungenthaltenen Manipulatorsegments und des einzuwechselnden Werkzeugs be wirken kann. Dies ergibt insbesondere den Vorteil, dass eine Ausrichtung des letzt genannten Werkzeugs nicht nur zumindest während des Transports zwischen der ersten und zweiten Werkzeugwechselposition und damit dynamisch, das heißt ohne benötigtes Halten der Ü berga bevorrichtu ng, erfolgen kann, sondern gleichermaßen keine weitere Sensorik oder ähnliche Abmessungselemente benötigt werden müs sen, da das Schwenkelement ebenso derart eingerichtet werden kann, dass es durch das Anfahren einer bestimmten Position innerhalb des Verfahrweges der Übergabevorrichtung immer in das Schwenkelement eingegriffen und somit die ge wünschte Schwenkung erzeugen kann. Insofern kann es in einem besonders bevor zugtem Ausführungsbeispiel auch möglich sein die Eingreifvorrichtung derart zu konfigurieren, dass die Schwenkung des M an i pu latorsegments um den zumindest einen Übergabedrehwinkel nicht nurfürdie Bewegung der Übergabevorrichtung von der ersten zur zweiten Werkzeugwechselposition, sondern auch zurück, vorzugs weise jedoch entgegen der ursprünglichen Schwenkbewegung um die Manipulator drehachse, realisiert wird. Darüber hinaus kann die Ubergabevorrichtung der vorliegenden Beladevorrichtung vorzugsweise auch eingerichtet sein den Übergabedrehwinkel des Manipulatorseg ments, beispielsweise im Falle einer Änderung innerhalb der genutzten Werkzeug aufnahmen, einer Integration der Beladevorrichtung an ein neues Maschinensys tem oder einer Feinjustierung des Winkels, bevorzugt für ein jedes zu wechselnde Werkzeug neu zu definieren, wobei die Größe des Übergabedrehwinkels jedoch zu mindestin einem Intervall von 15° bis 90°, in einem bevorzugten Fall insbesondere 30 ° bis 60°, liegen kann. Zu diesem Zweck können zum Beispiel an der Überga bevorrichtung und/oder der Eingreifvorrichtung zusätzliche spezielle Justierungs elemente angebracht sein, welche, zumindest abhängig von dem Typ des einzu wechselnden Werkzeugs (zu nennen wären hier beispielsweise Fräß-, Bohr oder Schneidewerkzeuge) und dessen ursprünglichen Orientierung, in der Lage sind ein zum Werkzeugwechsel mit dem jeweiligen Werkzeug optimalen Übergabedrehwin kel zu ermitteln und einzustellen. Entgegen bekannter Beladevorrichtung ist es so mit möglich die Anpassung der Werkzeugorientierung auf ein jedes einzuwech selnde Werkzeug zu spezifizieren, wodurch die vorliegende Erfindung nicht nur ein maximales Maß an Anpassungsfähigkeiten bzw. Kompatibilität erhält (insbeson dere da ein jedes Werkzeug, abhängig vom jeweiligen Maschinensystem, bestimm ten strukturellen Voraussetzungen unterlegen sein kann), sondern auch interne, aufgrund von fehlerhaften Anpassungen erzeugte Werkzeugwechselprobleme auf ein Minimum reduziert werden. Such a case can, for example, preferably be produced by the fact that the movable driver can likewise be pivoted about at least one driver axis of rotation, preferably aligned transversely to the travel path of the transfer device. In addition, the axis of rotation of the manipulator segment, described below as the manipulator axis of rotation, can be aligned transversely to the driver axis of rotation just mentioned and set up so that, by pivoting the movable driver about the driver axis of rotation, the manipulator segment can also rotate about the manipulator axis of rotation, preferably directly about at least the a transfer rotation angle is pivoted. To pass on any forces caused by the movement of the transfer device, a torque transmission that transmits force about several axes, similar to a bevel gear, can be used in particular, whereby a force transmission system that can be used as flexibly as possible and can be used for individual adaptation to the respective transfer device geometry can be implemented . However, the force required to pivot the manipulator segment can preferably be generated by this system with the help of restoring forces generated by moving the transfer device on the movable driver. For example, at least through the contacting of the engagement section of the movable driver with the pivoting element of the manipulator segment during the further movement of the transfer device, a torque that prevents and/or even opposes the movement of the transfer device from a predefined point in time can be generated, which moment prevents the continuation of the transport movement of at least the manipulator segment through interactions, for example of a mechanical, pneumatic, steric or electrical nature, and can generate corresponding counter-forces to be used for pivoting the manipulator segment. In this respect, the present loading device can preferably include an intervention device designed to set the transfer angle of rotation, which uses at least parts of the movement energies of the moving transfer device and thus passively, i.e. without using its own energy, as well as automatically pivoting the the manipulator segment contained in the transfer device and the tool to be loaded. This has the particular advantage that the last-mentioned tool can not only be aligned at least during transport between the first and second tool change position and thus dynamically, i.e. without the need to hold the transfer device, but also no further sensors or the like Dimensional elements must be required, since the pivoting element can also be set up in such a way that it always intervenes in the pivoting element by approaching a specific position within the travel path of the transfer device and can thus produce the desired pivoting. In this respect, in a particularly preferred exemplary embodiment, it may also be possible to configure the engagement device in such a way that the swiveling of the manipu lator segment around the at least one transfer angle of rotation is not only used to move the transfer device from the first to the second tool change position, but also back, preferably However, contrary to the original pivoting movement around the manipulator axis of rotation, is realized. In addition, the transfer device of the present loading device can preferably also be set up for the transfer angle of rotation of the manipulator segment, for example in the event of a change within the tool holders used, an integration of the loading device into a new machine system or a fine adjustment of the angle, preferably for each to be changed To redefine the tool, but the size of the transfer angle of rotation can be at least in an interval of 15° to 90°, in a preferred case in particular 30° to 60°. For this purpose, additional special adjustment elements can be attached to the transfer device and/or the engagement device, for example, which are at least dependent on the type of tool to be changed (e.g. milling, drilling or cutting tools) and its original orientation , are able to determine and set an optimal transfer angle for the tool change with the respective tool. Contrary to known loading devices, it is thus possible to specify the adjustment of the tool orientation to each tool to be changed, which means that the present invention not only has a maximum degree of adaptability or compatibility (especially since each tool, depending on the respective machine system, determines structural requirements), but also internal tool change problems caused by faulty adjustments can be reduced to a minimum.
Zur Realisierung des oben genannten Justierungssystems können die zuvor be schriebenen Justierelemente vorzugsweise mit einem innerhalb der Beladevorrich tung integrierten Sensorsystem zur genauen Identifikation des jeweilig einzuwech selnden Werkzeugs und der Vermessung von für die Bestimmung des optimalen Übergabedrehwinkels benötigten Werkzeugparameter verbunden sein. So kann in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel das Sensorsystem bereits wäh rend der Eingabe, zumindest jedoch während des Transports des zu wechselnden Werkzeugs in der Bereitstei I u ngsstation und/oder der Übergabevorrichtung, essen- tielle Werkzeugeigenschaften, wie etwa zumindest den oben genannten Werkzeug typ oder die in der Übergabevorrichtung vorhandene Orientierung des Werkzeugs, identifizieren und diese daraufhin den J ustierelementen zur Berechnungdes für den jeweiligen Werkzeugwechsels optimalen Übergabedrehwinkels weiterleiten. Die Identifizierung des zu wechselnden Werkzeugs durch das Sensorsystem kann dabei bevorzugt mechanisch, elektrisch, besonders bevorzugt jedoch optisch durchge führt werden, sodass eine Wechselwirkung mit dem Werkzeug und daraus potentiell entstehende Schäden auf ein Mindestmaß reduziert werden können. Darüber hin aus kann es ebenso möglich sein durch das Sensorsystem parallel weitere, jedoch primärfürden Werkzeugbetrieb benötigte Werkzeugeigenschaften, wie etwa die Be schaffenheit oder den Abnutzungsgrad des Werkzeugs in der Beladevorrichtung zu bestimmen, sodass die vorliegende Erfindung gleichermaßen zur Effektivitätsstei gerung des Bearbeitungsprozesses an der Maschine und somit als zusätzliche Ver besserung des Maschinensystems genutzt werden kann. To implement the above adjustment system, the adjustment elements described above can preferably be connected to a sensor system integrated within the loading device for precise identification of the respective tool to be changed and measurement of tool parameters required for determining the optimum transfer angle. In a particularly preferred exemplary embodiment, the sensor system can already be present during the input, but at least during the transport of the tool to be changed in the ready station and/or the transfer device. Identify the individual tool properties, such as at least the above-mentioned tool type or the orientation of the tool in the transfer device, and then forward these to the adjustment elements for calculating the optimal transfer angle for the respective tool change. The identification of the tool to be changed by the sensor system can preferably be carried out mechanically, electrically, but particularly preferably optically, so that an interaction with the tool and potential damage resulting therefrom can be reduced to a minimum. In addition, it may also be possible to use the sensor system to determine other tool properties that are primarily required for tool operation, such as the condition or the degree of wear of the tool in the loading device, so that the present invention can be used to increase the effectiveness of the machining process on the machine and can therefore be used as an additional improvement to the machine system.
Hinsichtlich der zur Einstellung des optimalen Übergabedrehwinkels bereitgestell ten Justierelemente, kann zudem in der vorliegenden Erfindung als Justierelement jedes derartige Maschinenelement verstanden werden, welches zumindest über Wechselwirkung mit der Übergabevorrichtung und/oder der Eingreifvorrichtung eine Änderung der oben genannten Manipulator-Mitnehmer-Interaktion bewirken und so wiederholend und das gewünschte Ergebnis sicherstellend, den Übergabedrehwin kel beim Verschwenken des Manipulatorsegments auf eine vorgeschriebene Größe realisieren kann. Die Einstellung des Übergabedrehwinkels selbst kann dabei vor zugsweise auf mechanischem, elektrischem oder pneumatischem Weg, jedoch be vorzugt auch aus einer Kombination letzterer durchgeführt werden. Folgend kann beispielsweise, zumindest im Fall, dass die Schwenkbewegung des Manipulatorseg ments, wie oben beschrieben, durch das Verfahren der Übergabevorrichtung be wirkt wird, zumindest ein bevorzugt modifizierbarer Übergabeenergiespeicher an der Übergabevorrichtung als Justierelement angebracht sein, welcher eingerichtet ist, den gewünschten Übergabedrehwinkel zumindest abhängig von einer in dem Übergabeenergiespeicher gespeicherten Energie festzu legen. Dabei soll der Begriff „Energiespeicher“ nicht einschränkend auf lediglich eine Energieart, wie etwa elekt rische Energie, verstanden werden, sondern als allgemeines, zur Speicherung von jeder Art von Energie, das heißt auch zumindest mechanische, chemische oder Wär meenergie, zu nutzendes Speichermodul verstanden werden. With regard to the adjustment elements provided for setting the optimal transfer angle of rotation, in the present invention, an adjustment element can also be understood as any such machine element which, at least through interaction with the transfer device and/or the engagement device, causes a change in the above-mentioned manipulator-driver interaction and so on repetitively and ensuring the desired result, can realize the handover rotation angle when pivoting the manipulator segment to a prescribed size. The setting of the transfer angle of rotation itself can preferably be carried out mechanically, electrically or pneumatically, but preferably also from a combination of the latter. For example, at least one preferably modifiable transfer energy store can then be attached to the transfer device as an adjustment element, at least in the event that the pivoting movement of the manipulator segment, as described above, is caused by the movement of the transfer device, which is set up to at least depend on the desired transfer angle of rotation set by an energy stored in the transfer energy store. The term should "Energy storage" should not be understood as being limited to just one type of energy, such as electrical energy, but rather as a general storage module to be used for storing any type of energy, i.e. also at least mechanical, chemical or thermal energy.
Ein solcher Energiespeicher kann dabei insbesondere den Vorteil besitzen den Übergabedrehwinkel für ein jedes einzuwechselnde Werkzeug durch eine präzise und zugleich akkurat anzusteuernde Veränderung der gespeicherten Energie, gleichbedeutend mit einer vorbestimmten Ab- und/oder Zunahme letzterer, auf eine definierte Größe einzustellen. Als ein erstes Beispiel einer solchen bevorzugten Energiezelle sei hier beispielsweise eine Batterie, eine Halbleiterzelle oder jegliche weitere elektrische Speichereinheit zu nennen, welche derart mit dem Manipulator segment in Wechselwirkung steht, als das bei einer bestimmten Energie, hier die in der Batterie vorhandenen Ladungsmenge, das Manipulatorsegment (und damit das getragene Werkzeug) durch den beweglichen Mitnehmer lediglich um einen defi nierten Übergabewinkel geschwenkt werden kann. Darüber hinaus kann es der Be ladevorrichtung vorzugsweise auch möglich sein, die in dem Übergabeenergiespei cher gespeicherte Energie wieder zu einem definierten Maß zu entnehmen oder weitere in ihr zu speichern, sodass ein präzises und insbesondere für den Werk zeugwechselprozess anpassbares und automatisierbares Werkzeugorientierungs system realisiert werden kann. Such an energy store can have the particular advantage of setting the transfer angle of rotation for each tool to be exchanged to a defined value by means of a precise and at the same time accurately controllable change in the stored energy, equivalent to a predetermined decrease and/or increase in the latter. A first example of such a preferred energy cell is a battery, a semiconductor cell or any other electrical storage unit that interacts with the manipulator segment in such a way that at a certain energy, here the amount of charge present in the battery, the The manipulator segment (and thus the tool carried) can only be pivoted by the movable driver by a defined transfer angle. In addition, it can preferably also be possible for the loading device to withdraw the energy stored in the transfer energy store again to a defined extent or to store more in it, so that a precise tool orientation system that can be adapted and automated, in particular for the tool change process, can be implemented .
Als ein zweites, in diesem Fall zur Erklärungeiner bevorzugten mechanischen Ener giezelle dienendes Beispiel, kann zudem vorzugsweise auch ein mit dem Manipula torsegment kontaktiertes Druckfedersystem als Energiezelle genutzt werden, wel ches es erlauben kann, vorzugsweise je nach Ausdehnungsgrad der Feder (gleich bedeutend der gespeicherten potentiellen Energie), das Manipulatorsegment wäh rend des Schwenkvorgangs nur um einen vordefinierten Übergabedrehwinkel schwenken zu lassen. Ein solches mechanisches System kann dabei insbesondere den Vorteil besitzen die in ihr gespeicherte Energie durch eine Mehrzahl von Metho den verändern zu können, wodurch ein besonders flexibles und akkurates Justie relement hergestellt werden kann. So kann es beispielsweise möglich sein die in dieser Energiezelle gespeicherte (potentielle) Energie, parallel oder anstelle zu wei teren Änderungsmöglichkeiten, auch durch Änderung der Materialeigenschaften der Energiezelle (hier beispielsweise der Federkonstante oder der voreingestellten Spannung) zu modifizieren. As a second example, which in this case serves to explain a preferred mechanical energy cell, a compression spring system that is in contact with the manipulator segment can also be used as an energy cell, which can allow, preferably depending on the degree of expansion of the spring (equivalent to the stored potential energy) to allow the manipulator segment to only pivot by a predefined transfer angle during the pivoting process. Such a mechanical system can in particular have the advantage of being able to change the energy stored in it by a number of methods, as a result of which a particularly flexible and accurate adjustment element can be produced. For example, it may be possible to to modify the (potential) energy stored in this energy cell, in parallel or instead of other possible changes, also by changing the material properties of the energy cell (in this case, for example, the spring constant or the preset voltage).
Ferner kann die vorliegende Beladevorrichtung insbesondere auch zum Werkzeug wechsel mit dem jeweiligen Werkzeugmagazin einen bevorzugt an die Struktur des Werkzeugmagazins anpassbaren und zur genauen Einführung und Entfernung von Werkzeug modifizierbaren Wechselmechanismus aufweisen. Zu diesem Zweck kann die Übergabevorrichtung zunächst eingerichtet sein bis zu der bereits genann ten und zum Werkzeugwechsel mit dem Werkzeugmagazin definierten zweiten Werkzeugwechselposition verfahren zu können, wobei letztere aufgrund der über ausflexiblen Struktur der Beladevorrichtung keine zwingend feste Ortsposition, son dern vorzugsweise lediglich jede Position entlang des Verfahrweges der Übergabe vorrichtung darstellen kann, in welcher die Übergabevorrichtung zum Werkzeug wechsel mit dem Werkzeugmagazin interagierbar ist. In einem besonders bevorzug ten Ausführungsbeispiel kann die Beladevorrichtungjedoch zumindest so eingerich tet sein, dass die Übergabevorrichtung für jeden Werkzeugwechsel die für den Werk zeugwechselprozess effektivste, das heißt zeitlich kürzesten, zweite Werkzeug wechselposition auswählt. Furthermore, the present loading device can also have a changing mechanism that can preferably be adapted to the structure of the tool magazine and modified for the precise insertion and removal of tools, in particular for changing tools with the respective tool magazine. For this purpose, the transfer device can first be set up to be able to move up to the already mentioned second tool change position defined for the tool change with the tool magazine, whereby the latter does not necessarily have to be a fixed location due to the extremely flexible structure of the loading device, but preferably only any position along the Travel of the transfer device can represent, in which the transfer device to change tools with the tool magazine is interactable. In a particularly preferred exemplary embodiment, however, the loading device can at least be set up in such a way that the transfer device selects the second tool change position that is most effective for the tool change process, i.e. the shortest in terms of time, for each tool change.
An dieser zweiten Werkzeugwechselposition positioniert kann die Übergabevorrich tung daraufhin eingerichtet sein, vorzugsweise abhängig davon, ob ein Werkzeugin das Magazin eingeführt oder von diesem entnommen werden soll, eine Mehrzahl von fest definierten Bewegungsabläufen durchzuführen. So kann die Übergabevor- richtung beispielsweise zur Einführung eines am Greifarm des Manipulatorseg ments gehaltenen Werkzeugs in das Magazin zunächst in einem ersten Schritt kon figuriert sein das einzuwechselnde Werkzeug vor den Aufnahmeköcher des Maga zins zielgenau zu positionieren, sodass, unabhängig von der Ausgangsposition der Übergabevorrichtung, das jeweilige Werkzeug nach diesem ersten Schritt zumin dest, entlang seiner Längsachse orientiert, vor dem als Lagerstelle zu nutzenden Aufnahmeköcher des Magazins positioniert ist. Zu diesem Zweck kann, als besonders bevorzugter Mechanismus, der erste Schritt aus einer Schwenkbewegung des das Werkzeug tragenden Manipulatorsegments samt Greifarm, bevorzugt zumindest um eine zum Verfahrweg der Übergabevorrich tung parallel ausgerichteten Greifarmdrehachse, bestehen. Mit anderen Worten kann das Manipulatorsegment zum Werkzeugwechsel mit dem Werkzeugmagazin somit zumindest von einer ersten, vorzugsweise für den Transport eines Werkzeugs zwischen der ersten und der zweiten Werkzeugwechsel Position genutzten Trans portposition, wobei diese Transportposition vorzugsweise ebenso zum Halten und Überführen des Werkzeugs an die Be re itste 11 u ngsstati o n genutzt werden kann, und einer zweiten zum Werkzeugwechsel mit dem Magazin orientierten Magazinposition und zurück verschwenkbar angeordnet sein. Dies hat insofern den Vorteil, als dass nach dieser ersten Schwenkung das in dem Greifarm vorliegende, einzuführende Werkzeug bereits, bezogen auf die Orientierung der Magazinköcher des Werkzeug magazins, passgenau an die Ausrichtungsbedingungen des jeweiligen Werkzeug magazin angepasst werden kann, sodass das Werkzeug, nach einem bevorzugten ersten Schritt, bereits mit seiner Längsachse parallel zur Einführungsrichtung des zu nutzenden Magazinköchers angeordnet ist. Bezogen auf den oben genannten Bewegungsablauf kann dieser Mechanismus, wie auch folgende zum Werkzeug wechsel zu nennende Bewegungsabläufe, vorzugsweise durch die bereits genann ten Führungselemente des Übergabegrundkörpers realisiert werden, wodurch, wie auch bereits beim Werkzeugwechsel mit dem Mitnehmer, die hier beschriebenen Bewegungen des Greifarms bzw. des Manipulatorsegment insbesondere unabhän gig von der eigentlichen Verfahrbewegung der Übergabevorrichtung durchgeführt werden können. Positioned at this second tool changing position, the transfer device can then be set up to carry out a plurality of firmly defined movement sequences, preferably depending on whether a tool is to be inserted into the magazine or removed from it. For example, the transfer device can be configured to insert a tool held on the gripper arm of the manipulator segment into the magazine in a first step, to position the tool to be exchanged precisely in front of the holder of the magazine, so that, regardless of the starting position of the transfer device, after this first step, the respective tool is positioned at least, oriented along its longitudinal axis, in front of the holder of the magazine to be used as a storage location. For this purpose, as a particularly preferred mechanism, the first step can consist of a pivoting movement of the manipulator segment carrying the tool together with the gripper arm, preferably at least about a gripper arm axis of rotation aligned parallel to the travel path of the transfer device. In other words, the manipulator segment for tool changing with the tool magazine can be moved at least from a first transport position, preferably used for transporting a tool between the first and second tool change position, with this transport position preferably also being used to hold and transfer the tool to the loading area itste 11 u ngsstati on can be used, and a second magazine position oriented to the tool change with the magazine and can be pivoted back. This has the advantage that after this first pivoting, the tool to be inserted in the gripper arm can already be adapted precisely to the alignment conditions of the respective tool magazine, based on the orientation of the magazine holder of the tool magazine, so that the tool, after a preferred first step, is already arranged with its longitudinal axis parallel to the insertion direction of the magazine holder to be used. In relation to the above-mentioned movement sequence, this mechanism, as well as the following movement sequences to be mentioned for tool changing, can preferably be implemented by the already mentioned guide elements of the transfer base body, whereby, as with the tool change with the driver, the movements of the gripper arm or The manipulator segment can be carried out independently of the actual movement of the transfer device.
In einem zweiten Schritt kann daraufhin das bereits für das Magazin entlang seiner Längsachse ausgerichtete Werkzeug durch zumindest eine weitere, entlang dieser Werkzeuglängsachse ausgerichteten, geradlinigen Bewegung in einen vorbestimm- ten Köcher des Werkzeugmagazins eingeführt werden. Da hierbei gleichermaßen die für das Einführen in den Köcher benötigte Werkzeugausrichtung um die Längs- achse des Köchers bereits durch die zuvor beschriebene Eingreifvorrichtung durch geführt wurde, ist eine weitere Orientierung oder Adjustierung des Werkzeug nicht mehr nötig und der Werkzeugwechsel mit dem Magazin kann auf nur wenige Ver fahrensschritte benötogtes und damit effektiv und zeitsparendes Verfahrens schema beschränkt werden. Vorzugsweise kann jedoch zumindest das Werkzeug tragende Manipulatorsegment auch durch weitere Transversa Ibewegungen quer zur Längsachse des einzuwechselnden Werkzeugs bewegbar ausgerichtet sein, so- dass, insbesondere im Falle, dass der Aufbau des Magazins eine Einführung des Werkzeugs nach der ersten Schwenkbewegung nicht zulässt, das einzuwechselnde Werkzeug dennoch vor den Magazinköcher orientiert und schließlich mit dem im zweiten Schritt beschriebenen Verfahren in das Magazin eingesetzt werden kann. Die Entnahme eines in dem Magazin gelagerten Werkzeugs kann darüber hinaus bevorzugt durch ein dem zuvor beschriebenen Einführmechanismus entgegenge setzten, das heißt rückläufigen, Entnahmemechanismus durchgeführt werden. Da bei kann der Greifarm des Manipulatorsegments vorzugsweise, wie auch bereits beim Werkzeugwechsel mit der Bereitstei I u ngsstation genannt, ein zu entnehmen des Werkzeug an der Werkzeugschnittstelle umgreifen und mit einer (zuvor als zwei ten Schritt beschriebenen) geradlinigen Bewegung entlang der Längsachse des Werkzeugs aus dem Magazinköcher entnehmen. Daraufhin kann ferner das Mani pulatorsegment, mitsamt dem Werkzeug-tragenden Greifarm, vorzugsweise von der Magazinposition zumindest in die zuvor beschriebene Transportposition schwenken und so die Weitergabe an die Bereitstei I u ngsstation initiieren. In a second step, the tool already aligned for the magazine along its longitudinal axis can then be introduced into a predetermined holder of the tool magazine by at least one further linear movement aligned along this longitudinal tool axis. Since the alignment of the tool around the longitudinal axis of the quiver has already been passed through the intervention device described above, further orientation or adjustment of the tool is no longer necessary and the tool change with the magazine can be limited to just a few process steps, which is an effective and time-saving process scheme. Preferably, however, at least the tool-carrying manipulator segment can also be oriented so that it can be moved by further transverse movements transverse to the longitudinal axis of the tool to be loaded, so that, particularly if the structure of the magazine does not allow the tool to be inserted after the first pivoting movement, the tool to be loaded still oriented in front of the magazine holder and can finally be inserted into the magazine using the method described in the second step. In addition, the removal of a tool stored in the magazine can preferably be carried out by a removal mechanism that is opposite to the insertion mechanism described above, that is to say that it reverses. In this case, the gripper arm of the manipulator segment can preferably, as already mentioned when changing tools with the delivery station, grip around a tool to be removed at the tool interface and move it in a straight line (previously described as the second step) along the longitudinal axis of the tool remove from the magazine holder. The manipulator segment, together with the tool-carrying gripper arm, can then also pivot preferably from the magazine position at least into the previously described transport position and thus initiate transfer to the delivery station.
Schlussfolgernd lässt sich erkennen, dass durch die zuvor genannten technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung, eine Beladevorrichtung für ein Werkzeugma gazin be re i tgeste I It we rd e n kann, welche ein überaus effizienten, automatisierbaren und mitunter an ein jeweilig zu nutzende Magazin individuell anpass baren Werk zeugwechselprozess ermöglicht. Hinsichtlich des Automatisierungsprozess kann die Beladevorrichtung dabei zusätzlich zumindest eine Steuereinheit umfassen, welche zumindest die zuvor genannten Maschinenelemente, beispielsweise durch einen vordefinierten, in die Steuereinheit implementierten, digitalen Prozessablauf, ansteuern und so einen maximal effizienten Werkzeugwechsel prozess ermöglichen. ln einem besonders bevorzugtem Ausführungsbeispiel kann die Beladevorrichtung jedoch neben der besagten Steuereinheit auch zumindest eine für externe Signale zugängliche Empfängereinheit besitzen, welche beispielsweise Steuerungssignale von externen Quellen empfangen und zur externen Steuerung der Beladevorrich tung an die Steuereinheit weitergeben kann. In conclusion, it can be seen that the aforementioned technical features of the present invention allow a loading device for a tool magazine to be prepared, which is extremely efficient, automatable and sometimes individually adaptable to a magazine to be used tool change process enabled. With regard to the automation process, the loading device can additionally include at least one control unit, which controls at least the aforementioned machine elements, for example by a predefined digital process sequence implemented in the control unit, and thus enables a tool change process that is as efficient as possible. In a particularly preferred exemplary embodiment, the loading device can, in addition to said control unit, also have at least one receiver unit accessible for external signals, which can receive control signals from external sources, for example, and forward them to the control unit for external control of the loading device.
So kann es vorzugsweise auch möglich sein, dass die vorliegende Beladevorrich tung mit einem, gerade in größeren Prozessabläufen häufig verwendeten, zentralen Steuermodul, beispielsweise ein externes Serversystem, und/oder mit dem Steue rungssystem des zu nutzenden Werkzeugmagazins und/oder der Werkzeugma schine verbindbar ist, wodurch ein noch effektiverer Werkzeugwechselprozess er möglicht wird. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann es des halb auch möglich sein, dass die Beladevorrichtung, durch die Kommunikation mit dem zentralen Steuermodul und/oder dem Steuerungssystem des Werkzeugmaga zins bzw. der Werkzeugmaschine, den Werkzeugwechselprozess so automatisiert ansteuert, dass es ein gewünschtes Werkzeug in einer explizit von dieser Steue rungsquelle geforderten Zeit in das Werkzeugmagazin einführt und/oder aus die sem entnimmt. Insofern ist die vorliegende Beladevorrichtung somit in der Lage problemlos und effizient in den Werkzeugwechsel prozess einer Werkzeugmaschine eingebunden zu werden, sodass nicht nur Wartezeiten aufgrund von in dem Werk zeugmagazin fehlenden Werkzeugen auf ein Minimum reduziert, sondern gleicher maßen auch ein gerade nicht mehr benötigtes Werkzeug automatisiert wieder, bei spielsweise zur Nutzung in parallel arbeitenden Maschinen, bereitgestellt werden kann. It can preferably also be possible for the present loading device to be connectable to a central control module, for example an external server system that is frequently used in larger process sequences, and/or to the control system of the tool magazine to be used and/or the machine tool , which enables an even more effective tool change process. In a particularly preferred exemplary embodiment, it may therefore also be possible for the loading device to control the tool changing process automatically, through communication with the central control module and/or the control system of the tool magazine or the machine tool, so that a desired tool is loaded into a introduces and/or removes from the tool magazine the time explicitly required by this control source. In this respect, the present loading device is able to be easily and efficiently integrated into the tool change process of a machine tool, so that not only waiting times due to tools missing in the tool magazine are reduced to a minimum, but also a tool that is no longer needed is automated can be made available again, for example for use in machines working in parallel.
Darüber hinaus kann ein solches Steuersystem auch zur Verbesserung des eigent lichen Werkzeugwechsel Prozesses genutzt werden. Vorzugsweise kann es zum Bei spiel möglich sein, dass neben den eigentlichen Steuerungsbefehlen seitens des zentralen Steuermoduls und/oder der Werkzeugmaschine bzw. des Werkzeugma gazins auch weitere Informationen, wie etwa Werkzeugdaten, Prozessdaten und/oder Systemdaten zu und von der Beladevorrichtung übermittelt werden kön nen. So kann die vorliegende Beladevorrichtung bevorzugt beispielsweise in der Lage sein bereits vor dem Erhalt eines Werkzeugs und/oder bei dem Erhalt an der Bereitstellungsstation bzw. bei Entnahme eines Werkzeugs aus dem Werkzeugma gazin, Werkzeuginformationen in Form von Werkzeugdaten, wie etwa die Art des Werkzeugs, die benötigte oder vorliegende Werkzeugorientierung, -geometrie oder die Werkzeugbeschaffenheit zu erhalten und den Werkzeugwechselprozess auf Ba sis dieser Daten anzupassen. In addition, such a control system can also be used to improve the actual tool change process. It can preferably be possible, for example, that in addition to the actual control commands from the central control module and/or the machine tool or the tool magazine, further information such as tool data, process data and/or system data can also be transmitted to and from the loading device . So the present loading device can preferably, for example, in the Be able to provide tool information in the form of tool data, such as the type of tool, the required or existing tool orientation, geometry or to maintain the tool condition and to adapt the tool change process on the basis of this data.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Beladevorrichtung demnach auch derartig eingerichtet sein, dass sie Werkzeugdaten bezüglich eines einzuwechselnden Werkzeugs erhält und infolge, abhängig von den so erhaltenen Informationen über zumindest den Werkzeugtyp und der für das Werkzeugmagazin geforderten und/oder bestehenden Werkzeugorientierung des Werkzeugs, zumin dest die zur genauen Einführung in das Werkzeugmagazin benötigte Werkzeugori entierung für ein jedes Werkzeug, insbesondere in Form eines spezifischen, neu zu definierenden Übergabedrehwinkels, automatisch neu einstellt. In a particularly preferred exemplary embodiment, the loading device can therefore also be set up in such a way that it receives tool data relating to a tool to be loaded and, as a result, depending on the information thus obtained about at least the tool type and the required and/or existing tool orientation of the tool for the tool magazine, at least least automatically resets the tool orientation required for precise introduction into the tool magazine for each tool, in particular in the form of a specific, newly defined transfer angle of rotation.
Umgekehrt kann es der vorliegenden Beladevorrichtung jedoch auch möglich sein selbst Werkzeugdaten zu generieren und zur Verbesserung des Gesamtbearbei tungsprozesses der Werkzeugmaschine an das externe Serversystem oder die Werkzeugmaschine und/oder das Werkzeugmagazin zu versenden. Bevorzugt kann beispielsweise auch durch das bereits oben genannte, in die Beladevorrichtung im plementierte Sensorsystem und die hierdurch zu realisierenden Vermessung eines Werkzeugs, Informationen bezüglich des Werkzeugtyps, der Werkzeugorientierung oder der Werkzeugbeschaffenheit eines momentan einzuwechselnden Werkzeugs erzeugen und zunächst als Werkzeugdaten, beispielsweise in einen internen Spei cher der Beladevorrichtung, speichern. Diese können dann ferner, wie bereits be schrieben, zur Anpassungdes Werkzeugwechselprozesses in der Beladevorrichtung genutzt, jedoch durch vorzugsweise auch durch das Versenden und Erhalten von Daten mit dem externen Serversystem und/oder der Werkzeugmaschine an letz tere, zum Beispiel zu einem zentral nutzbaren Datenspeicher, weitergegeben und dort aktualisiert werden. Letztendlich lässt sich somit mithilfe der vorliegenden Er findung ein Werkzeugwechsel prozess realisieren, welche durch die angegebenen, technischen Merkmale nicht nur einen vollautomatischen und extern steuerbaren Austausch von Werkzeugen aus einem Werkzeugmagazin ermöglicht, sondern gleichermaßen auch den gesamten Bearbeitungsprozess innerhalb der Werkzeug maschine durch Generierung von Werkzeuginformationen, Koordination mit beste- henden Werkzeugprozessen und dynamischer Werkzeugwechsel zur Minimierung von Standzeiten, wesentlich verbessert. Conversely, however, it can also be possible for the present loading device to generate tool data itself and to send it to the external server system or the machine tool and/or the tool magazine in order to improve the overall machining process of the machine tool. Preferably, for example, the above-mentioned sensor system implemented in the loading device and the measurement of a tool to be implemented as a result can also generate information regarding the tool type, the tool orientation or the tool properties of a tool that is currently to be changed and initially store it as tool data, for example in an internal memory cher of the loading device. As already described, these can then also be used to adapt the tool change process in the loading device, but preferably also by sending and receiving data with the external server system and/or the machine tool to the latter, for example to a centrally usable data memory, distributed and updated there. Ultimately, a tool change process can thus be implemented with the help of the present invention, which is achieved by the specified technical features not only enables a fully automatic and externally controllable exchange of tools from a tool magazine, but also significantly improves the entire machining process within the machine tool by generating tool information, coordinating with existing tool processes and dynamic tool changes to minimize downtimes.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Figur 1: zeigt eine erste Ansicht der erfindungsgemäßen Beladevorrichtung samt Werkzeugmagazin und Werkzeugmaschine mit der Übergabe vorrichtung in der zweiten Werkzeugwechselposition und der Werk zeugbereitstellungsleiste in der zweiten Bereitstellungsposition; FIG. 1 shows a first view of the loading device according to the invention together with the tool magazine and machine tool with the transfer device in the second tool changing position and the tool supply bar in the second supply position;
Figur 2: zeigt die Beladevorrichtung der Fig. 1 in einer Seitenansicht sowie eine Detaildarstellung der Übergabevorrichtung, der Werkzeugbereit stellungsleiste und der Eingreifvorrichtung der Beladevorrichtung; FIG. 2: shows the loading device of FIG. 1 in a side view and a detailed view of the transfer device, the tool-ready bar and the engagement device of the loading device;
Figur 3A: zeigt die Detailansicht der Beladevorrichtung der Fig. 2 mit dem Ma nipulatorsegment der Übergabevorrichtung in der Magazinposition und dem Greifarm des Manipulatorsegments um ein Werkzeug um schlossen; FIG. 3A: shows the detailed view of the loading device of FIG. 2 with the manipulator segment of the transfer device in the magazine position and the gripping arm of the manipulator segment surrounded by a tool;
Figur 3B: zeigt die Detailansicht der Beladevorrichtung der Fig. 2 mit dem Ma nipulatorsegment der Übergabevorrichtung in der Transportposition und ein aus dem Magazin entnommenes Werkzeug tragend; FIG. 3B: shows the detailed view of the loading device of FIG. 2 with the manipulator segment of the transfer device in the transport position and carrying a tool removed from the magazine;
Figur 4A: zeigt die Detailansicht der Fig. 3B von einer Aufsicht; FIG. 4A: shows the detailed view of FIG. 3B from a top view;
Figur 4B: zeigt die Aufsicht der Fig. 4A mit der Übergabevorrichtung in der ers ten Werkzeugwechselposition und dem Manipulatorsegment um ei nen im Vergleich zu Fig. 4A bestimmten Übergabedrehwinkel ge schwenkt und der Übergabevorrichtung in der ersten Werkzeugwech selposition; FIG. 4B: shows the top view of FIG. 4A with the transfer device in the first tool change position and the manipulator segment pivoted by a transfer angle of rotation that is specific in comparison to FIG. 4A and the transfer device in the first tool change position;
Figur 5A: zeigt eine Detailansicht der Übergabevorrichtung und der Werkzeug bereitstellungsleiste gemäß Fig. 4B als Frontansicht mit der Überga bevorrichtung in der ersten Werkzeugwechselposition und der Werk zeugbereitstellungsleiste in der zweiten Bereitstellungsposition; Figur 5B: zeigt die Detailansicht der Fig. 5A mit der Ubergabevorrichtung in der ersten Werkzeugwechselposition und der Werkzeugbereitstei I u ngs- leiste angehoben zur Übergabe des am Manipulatorsegments getra genen Werkzeugs; FIG. 5A shows a detailed view of the transfer device and the tool supply bar according to FIG. 4B as a front view with the transfer device in the first tool changing position and the tool supply bar in the second supply position; FIG. 5B: shows the detailed view of FIG. 5A with the transfer device in the first tool changing position and the tool readying bar raised for the transfer of the tool carried on the manipulator segment;
Figur 6A: zeigt eine Detailansicht der Übergabevorrichtung und der Eingreifvor richtung mit dem Manipulatorsegment in einer ersten Manipulator stellung und den beweglichen Mitnehmer der Eingreifvorrichtung mit einer ersten Mitnehmerstellung; FIG. 6A: shows a detailed view of the transfer device and the engaging device with the manipulator segment in a first manipulator position and the movable driver of the engaging device with a first driver position;
Figur 6B: zeigt die Detailansicht der Fig. 6A als Frontansicht; FIG. 6B: shows the detailed view of FIG. 6A as a front view;
Figur 6C: zeigt die Detailansicht der Fig. 6A als Draufsicht; FIG. 6C: shows the detailed view of FIG. 6A as a plan view;
Figur 7A: zeigt eine Detailansicht der Übergabevorrichtung und der Eingreifvor richtung mit dem Manipulatorsegment in einer, in Relation zur ersten Manipulatorstellung um einen Übergabedrehwinkel geschwenkten, zweiten Manipulatorstellung und den beweglichen Mitnehmer der Eingreifvorrichtung in einer zweiten Mitnehmerstellung; FIG. 7A: shows a detailed view of the transfer device and the engagement device with the manipulator segment in a second manipulator position pivoted by a transfer rotation angle in relation to the first manipulator position and the movable catch of the engagement device in a second catch position;
Figur 7B: zeigt die Detailansicht der Fig. 7A als Frontansicht; FIG. 7B: shows the detailed view of FIG. 7A as a front view;
Figur 7C: zeigt die Detailansicht der Fig. 7A als Draufsicht; FIG. 7C: shows the detailed view of FIG. 7A as a plan view;
Figur 8: zeigt die Draufsicht der Fig. 1; Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Figure 8 shows the plan view of Figure 1; Detailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindunganhand bei spielhafter Figuren detailliert beschrieben. Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind im Ganzen oder teilweise kombinierbar und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. In the following, exemplary embodiments of the present invention are described in detail using exemplary figures. The features of the exemplary embodiments can be combined in whole or in part, and the present invention is not limited to the exemplary embodiments described.
In Figur 1 ist die zu erkennende Form einer Ausführungsform der Beladevorrichtung BL mitsamt eines Werkzeugmagazins M, welches hier als Ketten magazin ausgebil det ist, und einer beispielhaften Ausführungsform der zum Werkzeugmagazin M zu gehörigen Werkzeugmaschine WM dargestellt. Die Beladevorrichtung BL umfasst dabei als Basis zunächst ein Trägersystem 2, welches aus einer ersten, horizontal ausgerichteten und den Verfahrweg der Übergabevorrichtung 14 definierenden Trä gerkonstruktion 4 und einen vertikal ausgerichteten, den Verfahrweg der Werkzeug bereitstellungsleiste 10 und die erste Trägerkonstruktion 4 haltenden, zweiten Trä gerkonstruktion 6 beinhaltet. Die Trägerkonstruktionen 4, 6 sind in diesem Fall als Fachwerk-Konstruktionen ausgebildet, sodass eine optimale Stabilität der Belade vorrichtung BL sowie der hinzugehörenden Elemente zu jeder Zeit gewährleistet werden kann. Darüber hinaus wurde die erste Trägerkonstruktion 4 so ausgerichtet, dass es entlang seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Werkzeugmagazins M und somit insbesondere quer zur Längsachse der innerhalb des Werkzeugmaga zins M eingeordneten Werkzeuge W liegt, wodurch sich ein besonders akkurater Werkzeugwechselweg eines Werkzeugs W innerhalb der Beladevorrichtung B reali sieren lässt. Um gleichermaßen ein möglichst vielseitiges und im bedingten Fall auch möglichst einfach an- und abbaubares Werkzeugwechselsystem gewährleis ten zu können, ist das Trägersystem 2 zudem so konstruiert, dass es seine eigene Last tragen und eigenmächtig, das heißt ohne weitere Befestigungs- oder Stützmit tel, in der in Fig. 1 zu sehenden aufrechten Position verbleiben kann. Aus diesem Grund ist auch die erste in Fig. 1 zu sehende Trägerkonstruktion 4 lediglich mit dem Werkzeugmagazin M passgenau kontaktiert, obgleich es für in gewünschten Fällen auch an dieses befestigt oder zumindest lösbar, wie etwa mit einer Nut-Feder-Ver- bindung, einer Niet-Verbindung, einem Verbindungsbeschlag oder einer Verzah nung, montiert werden kann. FIG. 1 shows the recognizable form of an embodiment of the loading device BL together with a tool magazine M, which is designed here as a chain magazine, and an exemplary embodiment of the machine tool WM belonging to the tool magazine M. The loading device BL comprises a carrier system 2 as a basis, which consists of a first, horizontally aligned carrier structure 4 that defines the travel path of the transfer device 14 and a vertically aligned second carrier structure that holds the travel path of the tool supply bar 10 and the first carrier structure 4 6 includes. In this case, the support structures 4, 6 are designed as framework structures, so that optimal stability of the loading device BL and the associated elements can be guaranteed at all times. In addition, the first support structure 4 was aligned in such a way that its longitudinal axis is parallel to the longitudinal axis of the tool magazine M and thus in particular transverse to the longitudinal axis of the tools W arranged within the tool magazine M, resulting in a particularly accurate tool change path for a tool W within the loading device B can be realized. In order to be able to guarantee a tool changing system that is as versatile as possible and, in certain cases, also as easy as possible to attach and detach, the carrier system 2 is also constructed in such a way that it can carry its own load and can be installed arbitrarily, i.e. without additional fastening or support means can remain in the upright position seen in FIG. For this reason, the first support structure 4 that can be seen in FIG can also be fastened to this or at least detachably mounted, for example with a tongue and groove connection, a rivet connection, a connection fitting or teeth.
Die Bereitstellungsstation 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel an der zweiten Trä gerkonstruktion 6 angebracht und umfasst eine parallel zur zweiten Trägerkonstruk tion 6 und somit ebenso vertikal ausgerichtete Laufschiene 8 sowie die an dieser Laufschiene 8 verfahrbare Werkzeugbereitstellungsleiste 10, welche in der Fig. 1 bereits in der zweiten Bereitstellungsposition BP2, das heißt zum Werkzeugwechsel mit der Übergabevorrichtung 14, positioniert gezeigt ist. Wie bereits genannt kann diese Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 entlang der Laufschiene 8 zumindest von dieser zweiten, gezeigten Bereitstellungsposition BP2 zu zumindest einer ersten, in diesem Fall weiter unten liegenden Bereitstellungsposition und zurück verfahren werden, sodass zumindest in der ersten Bereitstei I u ngsposition eine Entnahme oder Zugabe von Werkzeugen W an die Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 ermög licht wird. Ein Werkzeugwechsel mit der Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 an der ersten Be re itstellu ngsposition kann dabei manuell, in einem bevorzugten Beispiel jedoch auch automatisiert, insbesondere über eine extern betriebene Transportein heit bzw. ein speziell zum Werkzeugwechsel an der der Beladevorrichtung BV aus gestaltetes Werkzeugtransportfahrzeug, wie etwa ein flurförderloses Transportfahr zeug, ein fahrerloses Transportfahrzeug oder ein Hubwagen samt integrierten Werk zeugwechselmechanismus, erfolgen. Letzteres besitzt dabei insbesondere den Vor teil, dass mithilfe der gezeigten Beladevorrichtung eine genaue und effiziente An bindung von Werkzeugmaschinen an ein vollautomatisches Maschinensystem rea lisiertwerden kann. In this exemplary embodiment, the supply station 7 is attached to the second support structure 6 and comprises a running rail 8 which is parallel to the second support structure 6 and is therefore also vertically aligned, as well as the tool supply strip 10 which can be moved on this running rail 8 and which is already in the second Ready position BP2, that is, shown positioned for tool change with the transfer device 14. As already mentioned, this tool staging rail 10 can be moved along the rail 8 at least from this second staging position BP2 shown to at least a first staging position, which in this case is further down, and back, so that at least in the first staging position a removal can take place or the addition of tools W to the tool supply bar 10 is made possible. A tool change with the tool staging bar 10 at the first staging position can be manual, but in a preferred example also automated, in particular via an externally operated transport unit or a tool transport vehicle specially designed for tool changing on the loading device BV. such as a transport vehicle without a floor conveyor, a driverless transport vehicle or a pallet truck with an integrated tool changing mechanism. The latter has the particular advantage that the loading device shown can be used to precisely and efficiently connect machine tools to a fully automatic machine system.
Neben einem zum Verfahren der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 an der Unter seite angebrachten Motor 11 verführt die Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 zudem eine Reihe von parallel ausgerichteten Bereitstellungshalterungen 12, in welchen in diesem Fall zumindest acht einzuwechselnde Werkzeuge W eingebracht und zur Bereitstellung an die Übergabevorrichtung 14 positioniert werden können. Wie in Fig. 1 zu sehen, sind dabei die Bereitstellungshalterungen 12 zusätzlich parallel zur Längsachse des ersten Trägerkonstruktion 4 und somit gleichermaßen parallel zum Verfahrweg der Übergabevorrichtung 14 und der Längsachse des Werkzeugmaga zins M ausgerichtet, wodurch sich, insbesondere durch Verfahren der Übergabevor- richtung 14 entlang des Verfahrweges bis zu einer direkt vor dem jeweiligen Werk zeugdefinierten Position (erste Werkzeugwechselposition WWP1), ein für die Über gabevorrichtung 14 gleicher Arbeitsabstand zu jedem dieser eingelagerten Werk zeuge W realisieren lässt. Die Bereitstellungshalterungen 12 selbst besitzen dabei, wie bereits beschrieben, spezielle Halterungsmechanismen, welche ein eingefügtes Werkzeug W bereits durch die Eingabe in die Werkzeugbereitstellungsleiste 10 in eine zum Werkzeugwechsel mit der Übergabevorrichtung 14 optimiere Ausrichtung überführen. So forcieren die Bereitstellungshalterungen 12 im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel beispielsweise eine Ausrichtung der Werkzeuglängsachse in zumin dest vertikaler Richtung und sind zumindest so konstruiert, dass, unabhängig von der Art der jeweiligen Werkzeugaufnahme, ein jedes eingelagerte Werkzeug W letzt endlich in der Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 in einer gleichen, um die Werk zeuglängsachse rotierten Werkzeugorientierung vorliegen muss. Als Beispiel kann hierfür jedes Werkzeug W als Werkzeugaufnahme einen Hohlschaftkegel, einen Steilkegel oder einen Morsekegel besitzen und ist in der Bereitstellungshalterung so durch den Halterungsmechanismus zu orientieren, dass zunächstdie Indexkerbe einer jeden Aufnahme quer zur Verfahrrichtung der Übergabevorrichtung 14 ausge richtet sein muss. In addition to a motor 11 attached to the underside for moving the tool supply bar 10, the tool supply bar 10 also has a row of parallel-aligned supply holders 12, in which in this case at least eight tools W to be exchanged are placed and positioned for delivery to the transfer device 14 be able. As can be seen in Fig. 1, the deployment brackets 12 are also parallel to the Longitudinal axis of the first support structure 4 and thus aligned parallel to the travel path of the transfer device 14 and the longitudinal axis of the tool magazine M, whereby, in particular by moving the transfer device 14 along the travel path up to a tool-defined position directly in front of the respective tool (first tool change position WWP1), a working distance that is the same for the transfer device 14 to each of these stored tools W can be realized. As already described, the supply holders 12 themselves have special holding mechanisms which convert an inserted tool W into an alignment optimized for tool changing with the transfer device 14 as soon as it is entered into the tool supply bar 10 . In the present exemplary embodiment, the supply holders 12, for example, force the longitudinal tool axis to be aligned in at least the vertical direction and are designed at least in such a way that, regardless of the type of tool holder in question, each stored tool W ultimately ends up in the tool supply rail 10 in an identical tool orientation rotated around the tool longitudinal axis. As an example, each tool W can have a hollow shank taper, a steep taper or a Morse taper as a tool holder and must be oriented in the supply holder by the holder mechanism in such a way that the index notch of each holder must first be aligned transversely to the direction of travel of the transfer device 14.
Figur 2, welche den Aufbau der Beladevorrichtung BL der Fig. 1 erneut in einer de taillierteren Frontansicht zeigt, zeigt diese Merkmale, insbesondere die gleiche Aus richtung der in der Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 eingelagerten Werkzeugauf nahmen (gleiche frontal ausgerichtete Kerbe in jeder Aufnahme, siehe untere Ver größerung), noch einmal genauer. Der Vorteil eines solchen Halterungsmechanis- mus‘ ergibt sich darin, dass sich die in die Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 erfolg reich eingeführten Werkzeuge W bereits in einer vordefinierten Orientierung befin den, somit also für die Überführung in das Werkzeugmagazin M und die dafür be nötigte Ausrichtung eines jeden Werkzeug W als Startrichtmaß bzw. als anfängliche Eichung der Werkzeugorientierung genutzt werden kann. Mit anderen Worten er möglicht diese anfängliche Orientierung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erst die eigentliche Einführung des Werkzeugs W in das Werkzeugmagazin M, da, durch die so bekannte Anfangsorientierung des Werkzeugs W und die letztendlich benötigte Endorientierung innerhalb des Werkzeugmagazin M, der zur Umorientie rung benötigte Übergabedrehwinkel ÜW nun in einem besonders genauem Maß er mittelt werden kann. Darüber hinaus lässt sich zudem in Fig. 2 erkennen, dass die Bereitstellungshalterung 12, zusätzlich zu den genannten Ausrichtungen, auch zu mindesteinen Teil der durch die Bereitstellungshalterung 12 umfassten Werkzeug aufnahmen als eine Werkzeugschnittstelle 13 zur Kontaktierung des Werkzeugs W mit dem Manipulatorsegment 16 der Übergabevorrichtung 14 offen legen, wodurch eine effiziente und zugleich wohldefinierte Methode zur Entnahme und Eingabe von Werkzeug W aus der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 realisiert wird. FIG. 2, which again shows the structure of the loading device BL of FIG. see enlargement below), even more precisely. The advantage of such a holding mechanism is that the tools W that have been successfully introduced into the tool supply bar 10 are already in a predefined orientation, i.e. for transfer to the tool magazine M and the alignment required for this of each tool W as a starting standard or as an initial Calibration of the tool orientation can be used. In other words, this initial orientation in the present exemplary embodiment only enables the actual introduction of the tool W into the tool magazine M, since the known initial orientation of the tool W and the final orientation ultimately required within the tool magazine M result in the transfer angle required for reorientation ÜW can now be determined to a particularly precise degree. In addition, it can also be seen in Fig. 2 that the supply mount 12, in addition to the orientations mentioned, also accommodates at least part of the tool included in the supply mount 12 as a tool interface 13 for contacting the tool W with the manipulator segment 16 of the transfer device 14 disclose, whereby an efficient and at the same time well-defined method for removing and inserting tool W from the tool deployment bar 10 is realized.
Auf der in den Figuren 1 und 2 gezeigten rechten Seite der Beladevorrichtung BV, das heißt nahe dem Werkzeugmagazin M und in der zum Werkzeugwechsel mit dem Magazin M eingerichteten zweiten Werkzeugwechselposition WWP2 positioniert, ist ferner die Übergabevorrichtung 14 dargestellt. Letztere umfasst dabei in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere einen an motorisierten Führungsschlitten ange brachten Übergabegrundkörper 18 zum Verfahren der Übergabevorrichtung 14 ent lang des vordefinierten Verfahrweges, sowie das an diesen Übergabegrundkörper 18 abnehmbar kontaktierte Manipulatorsegment 16. Der Verfahrweg der Überga bevorrichtung 14 selbst ist dabei durch eine entlang des ersten Trägerkonstrukts 4 angebrachte und mit den Führungsschlitten der Übergabevorrichtung 14 verbun dene Führungsschiene 22 vorgeschrieben, wodurch es der Übergabevorrichtung 14 ermöglicht wird zumindest parallel zur Längsachse des Werkzeugmagazins M und somit quer zur Längsachse der in diesem gespeicherten Werkzeuge W sowie der Verfahrrichtung der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 zu verfahren. Der Übergabe grundkörper 18 der Übergabevorrichtung 14 umfasst zudem eine Mehrzahl an un abhängig agierenden und an das Manipulatorsegment 16 gekoppelten Führungs elementen, sodass das Manipulatorsegment 16 zumindest eingerichtet ist horizon tal, in einem besonderen Fall jedoch gleichermaßen vertikal, zu verfahren, als auch zur präzisen Interaktion mit dem Werkzeugmagazin M um eine parallel zum Verfahr weg der Übergabevorrichtung 14 ausgerichteten Greifarmdrehachse GAA zu schwenken. Darüber hinaus besitzt das Manipulatorsegment 16 zumindest einen Greifarm 17, welcher insbesondere konfiguriert ist ein in der Werkzeugbereitstel lungsleiste 10 und dem Werkzeugmagazin M gespeichertes Werkzeug W an der zu vor genannten Werkzeugschnittstelle 13 fixierend zu umgreifen und mithilfe der durch die Führungselemente der Übergabevorrichtung 14 ermöglichten Bewe gungsmechanismen fortführend zu transportieren. Die für den Werkzeugwechsel zwischen Bereitstellungsstation 7 und Werkzeugmagazin M benötigte Neuausrich tung des einzuwechselnden Werkzeugs W wird ferner durch eine weitere, um die Längsachse des vom Manipulatorsegment 16 getragenen Werkzeugs W definierten Rotationsachse, fortführend auch als Manipulatorachse MPA (siehe z.B. Fig. 5B) be schrieben, ermöglicht, welche eine Schwenkung des Manipulatorsegments 14, und somit des das Werkzeug W tragenden Greifarms 17, um den gewünschten Überga bedrehwinkels ÜW realisiert. The transfer device 14 is also shown on the right-hand side of the loading device BV shown in FIGS. In this exemplary embodiment, the latter includes, in particular, a transfer base body 18 attached to a motorized guide carriage for moving the transfer device 14 along the predefined travel path, as well as the manipulator segment 16 that is detachably contacted to this transfer base body 18. The travel path of the transfer device 14 itself is defined by a path along the guide rail 22 attached to the first support structure 4 and connected to the guide carriage of the transfer device 14, which makes it possible for the transfer device 14 to move at least parallel to the longitudinal axis of the tool magazine M and thus transversely to the longitudinal axis of the tools W stored therein and the direction of travel of the tool supply bar 10 . The transfer main body 18 of the transfer device 14 also includes a plurality of independently acting and coupled to the manipulator segment 16 guide elements, so that the manipulator segment 16 is at least set up to move horizontally, but in a special case equally vertically, as well for precise interaction with the tool magazine M to pivot about a parallel to the traversing path of the transfer device 14 aligned gripper arm axis of rotation GAA. In addition, the manipulator segment 16 has at least one gripper arm 17, which is configured in particular to grip a tool W stored in the tool supply bar 10 and the tool magazine M in a fixed manner at the aforementioned tool interface 13 and with the aid of the movement mechanisms made possible by the guide elements of the transfer device 14 to be transported further. The realignment of the tool W to be loaded required for the tool change between the supply station 7 and the tool magazine M is also described by a further axis of rotation defined around the longitudinal axis of the tool W carried by the manipulator segment 16, also referred to as the manipulator axis MPA (see, for example, Fig. 5B). , Allows, which realizes a pivoting of the manipulator segment 14, and thus of the gripper arm 17 carrying the tool W, to the desired transfer angle ÜW.
Zwischen der Übergabevorrichtung 14 und der Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 ist zudem direkt an dem Verfahrweg der Übergabevorrichtung 14 die zur Einstellung des zuletzt genannten Übergabedrehwinkels ÜW eingerichtete Eingreifvorrichtung 20, insbesondere also zwischen der ersten WWP1 und der zweiten Werkzeugwech selposition WWP2 der Übergabevorrichtung 14, angebracht, welche im weiteren Verlauf spezifiziert werden soll. Dabei soll die Wirkungsweise letzteren nun zunächst durch eine Beschreibung eines typischen, mittels der Beladevorrichtung BV ermög lichten Werkzeugwechsels mit dem vorliegenden Werkzeugmagazin M, erläutert werden. Hinzuweisen sei darauf, dass der hierbei beschriebene Werkzeugwechsel mechanismus der vorliegend Beladevorrichtung BV dabei nicht nur auf die Ent nahme eines Werkzeugs W aus dem Werkzeugmagazin M beschränkt sein muss, sondern gleichermaßen auch eine Eingabe eines beliebigen Werkzeugs W an dieses Magazin M beinhalten kann. In einem besonders bevorzugten Fall ist dabei insbe sondere der rückwärts-ablaufende Prozess der Werkzeugentnahme auch zur Ein gabe eines Werkzeugs W in das Werkzeugmagazin M zu nutzen. Die Figuren 3A und 3B zeigen zu diesem Zweck zunächst den mittels der Übergabe vorrichtung 14 ermöglichten Prozess der Entnahme eines Werkzeugs W aus dem Werkzeugmagazin M. Figur 3A beschreibt hierbei den Ausgangspunkt, in welchem die Übergabevorrichtung 14 zunächst bereits in der zweiten Werkzeugwechsel Posi tion WWP2 positioniert und mit dem Manipulatorsegment 16 um die Greifarmachse GGA geschwenkt in der Magazinposition MGP vorliegt. Der Greifarm 17 des Mani pulatorsegments 16 umgreift bereits haltend das zum Werkzeugwechsel zu nut zende Werkzeug W, sodass dieses durch weitere Bewegungen des Manipulatorseg ments 16 aus dem jeweiligen Aufnahmeköcher 19 des Werkzeugmagazins M ent fernt werden kann. Between the transfer device 14 and the tool supply bar 10, the engagement device 20, which is set up for setting the last-mentioned transfer angle of rotation ÜW, is also attached directly to the travel path of the transfer device 14, i.e. in particular between the first tool change position WWP1 and the second tool change position WWP2 of the transfer device 14. which is to be specified later. The mode of operation of the latter will now first be explained by a description of a typical tool change made possible by means of the loading device BV with the present tool magazine M. It should be noted that the tool changing mechanism of the present loading device BV described here does not only have to be limited to removing a tool W from the tool magazine M, but can also contain an input of any tool W to this magazine M. In a particularly preferred case, the reverse process of tool removal can also be used to load a tool W into the tool magazine M. For this purpose, FIGS. 3A and 3B first show the process of removing a tool W from the tool magazine M made possible by the transfer device 14. FIG. 3A describes the starting point at which the transfer device 14 is initially positioned in the second tool change position WWP2 and is present in the magazine position MGP with the manipulator segment 16 pivoted about the gripper arm axis GGA. The gripping arm 17 of the manipulator segment 16 already grips the tool W to be used for changing tools so that it can be removed from the respective receptacle 19 of the tool magazine M by further movements of the manipulator segment 16 .
Aus diesem Grund sieht ein erster Schritt des Werkzeugwechsel Prozesses mithilfe der vorliegenden Erfindung vor, das ausgewählte Werkzeug W zunächst mithilfe de finierter Bewegungen seitens des Manipulatorsegments 16 von der im Magazin ge speicherten Position in einefürden weiteren Transport mit der Übergabevorrichtung 14 geeignete Transportposition TP (siehe Fig. 3B) zu überführen. Zu diesem Zweck ist das Manipulatorsegment 16 zunächst eingerichtet das kontaktierte Werkzeug W mithilfe einer ersten Transversa Ibewegung entlang der Längsachse des Werkzeugs W aus dem Köcher 19 zu entnehmen und dieses so zu positionieren, dass es ledig lich von dem Greifarm 17 umgriffen, frei vor dem zuvor als Speicherplatz genutzten Magazinköcher 19 orientiert ist. Durch die so gewonnen Freiheitsgrade kann das Werkzeug W daraufhin durch eineSchwenkbewegungdes Manipulatorsegments 16 um die Greifarmdrehachse GAA so orientiert werden, dass dessen Längsachse be reits parallel zur Längsachse der in der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 gespei cherten Werkzeuge W orientiert ist, wodurch eine fortfolgende Ausrichtung und Wei tergabe des Werkzeugs W an letzteren erheblich vereinfacht werden kann. Abhängig von der für die Entnahme aus dem Werkzeugmagazin M benötigten transversalen Ausrichtung des M an i pu latorsegments 16, ist die Übergabevorrichtung 14 zudem dazu eingerichtet das Manipulatorsegment 16 schließlich in einem dritten Verfah rensschritt mithilfe der zuvor genannten, zur Transversalbewegung eingerichteten Führungselemente des Übergabegrundkörpers 18, zu einer bestimmten, als Trans- portposition TP vordefinierten, Position zu verfahren, wodurch die Übergabevorrich tung 14 letztendlich in einen transportbereiten Zustand überführt wird. Der letztge nannte Schritt ist dabei insofern erforderlich, als dass durch das Verfahren des Ma nipulatorsegments 16 an die Transportposition TP, das Manipulatorsegment 16 ins besondere zur Interaktion mit der Eingreifeinrichtung 20 und somit zur daraus fol genden Ausrichtung des getragenen Werkzeugs W justiert werden kann. For this reason, a first step of the tool change process using the present invention provides for the selected tool W to be moved from the position stored in the magazine to a transport position TP suitable for further transport with the transfer device 14 using defined movements on the part of the manipulator segment 16 (see Fig 3B) to convert. For this purpose, the manipulator segment 16 is initially set up to remove the contacted tool W from the holder 19 using a first transverse movement along the longitudinal axis of the tool W and to position it in such a way that it is only gripped by the gripper arm 17, free in front of the previous one magazine holder 19 used as storage space is oriented. Thanks to the degrees of freedom gained in this way, the tool W can then be oriented by a pivoting movement of the manipulator segment 16 about the gripper arm axis of rotation GAA in such a way that its longitudinal axis is already oriented parallel to the longitudinal axis of the tools W stored in the tool supply bar 10, thereby enabling a subsequent alignment and transfer of the Tool W to the latter can be significantly simplified. Depending on the transverse alignment of the manipulator segment 16 required for removal from the tool magazine M, the transfer device 14 is also set up to move the manipulator segment 16 finally, in a third procedural step, with the aid of the aforementioned guide elements of the transfer base body 18 set up for transverse movement. to a certain, as trans- port position TP predefined to move position, whereby the transfer device 14 is ultimately converted into a state ready for transport. The latter step is necessary in that the movement of the manipulator segment 16 to the transport position TP allows the manipulator segment 16 to be adjusted in particular for interaction with the engagement device 20 and thus for the resulting alignment of the tool W carried.
Die Figuren 4A und 4B zeigen ferner den nächsten Abschnitt des oben beschriebe nen Werkzeugwechsel Prozesses der Beladevorrichtung BV, in welcher das nun in der Übergabevorrichtung 14 vorliegende Werkzeug W entlang der Führungsschiene 22 von der zweiten Werkzeugwechselposition WWP2 der Übergabevorrichtung 14 (Figur 4A) zur ersten Werkzeugwechselposition WWP1 zum Werkzeugwechsel mit der Werkzeugbereitstellungsschiene 10 der Bereitstei I u ngsstation 7 (Figur 4B) ver fahren wird. Figur 4A zeigt somit erneut die Ausgangssituation der Figur 3B. Figures 4A and 4B also show the next section of the tool change process of the loading device BV described above, in which the tool W now present in the transfer device 14 is moved along the guide rail 22 from the second tool change position WWP2 of the transfer device 14 (Figure 4A) to the first tool change position WWP1 will go to the tool change with the tool supply rail 10 of the supply I u ngsstation 7 (Figure 4B) ver. FIG. 4A thus again shows the initial situation of FIG. 3B.
Da es, wie beschrieben, ein Problem vieler bestehender Beladevorrichtungen ist die Ausrichtung eines aus einem Werkzeugmagazin M entnommenen Werkzeugs W so zu orientieren, dass es mit den strukturellen Aufnahmebedingungen der Beladevor richtungen (hier beispielsweise der Bereitstellungshalterungen 12 der Werkzeugbe reitstellungsleiste 10) vereinbar wird, ist zur Lösung dieses technischen Problems in der vorliegenden Erfindung ein in die Beladevorrichtung BV integrierter, automa tisierbarer Ausrichtungsmechanismus implementiert. Zu diesem Zweck ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Engreifvorrichtung 20 so eingerichtet, dass durch das Verfahren der Übergabevorrichtung 14 entlang des Verfahrwegs von der ersten zur weiten Werkzeugwechselposition WWP1, WWP2 und zurück, das Mani pulatorsegments 16 derartig mit der Eingreifvorrichtung 20 wechselwirkt, dass das Manipulatorsegment 16 (und damit das von diesem getragene Werkzeug W) um die entlangder Längsachse des Werkzeugs W ausgerichtete Manipulatorachse M PA ge nau um den bestimmten Übergabedrehwinkel ÜW schwenkt, sodass das getragene Werkzeug W lediglich mit darauffolgenden, geradlinigen Bewegungen in die Werk zeugbereitstellungsleiste 10 eingeführt werden muss. Die Figuren 4A und 4B zeigen diese Schwenkbewegung explizit. In Figur 4 ist die Übergabevorrichtung 14 weiterhin in der zweiten Werkzeugwechselposition WWP2 gezeigt, sodass in diesem Fall noch keine Wechselwirkung mit der Eingreifvorrich tung 20 realisiert wurde. Das Manipulatorsegment 16 ist jedoch auch in dieser Po sition bereits um einen vordefinierten Winkel um die Manipulatorachse MPA ausge richtet (erste Manipulatorstellung M PI), welcher sich insbesondere durch den Werk zeugwechsel mit dem Werkzeugmagazin M ergibt und somit weiterhin für diesen (in einem hypothetischen zweiten Werkzeugwechsel prozess) anwendbar ist. Erfolgt nun das Verfahren der Übergabevorrichtung 14 entlang der Führungsschiene 22 in Richtung Werkzeugbereitstellungsleiste 10 und erreicht die Übergabevorrichtung 14 die vorliegende Eingreifvorrichtung 20, so wechselwirkt zumindest das Manipu- latorsegment 16 der Übergabevorrichtung 14 so mit der Eingreifvorrichtung 20, dass es zumindest an der erreichten ersten Werkzeugwechselposition WWP1 der Übergabevorrichtung 14 in einer um den Übergabedrehwinkel ÜW geschwenkten Ausrichtung (zweite Manipulatorstellung MP2) vorliegt (siehe auch 4B). Folglich muss in einem letzten Schritt zur Einführung des einzuwechselnden Werkzeugs W in die Werkzeugbereitstellungsleiste 10, letzteres lediglich durch geradlinige, bevor zugt horizontal ausgerichtete Bewegungen seitens des Manipulatorsegments 14 an eine zu nutzende Bereitstellungshalterung 12 herangefü hrt werden , sodass sich ein finaler, äußerst effektiver und insbesondere für automatische Prozesse geeigneter Übergabe prozess realisieren lässt. Since, as described, a problem with many existing loading devices is orienting a tool W removed from a tool magazine M in such a way that it is compatible with the structural receiving conditions of the loading devices (here, for example, the supply mounts 12 of the tool supply bar 10). to solve this technical problem in the present invention, an automated alignment mechanism integrated into the loading device BV is implemented. For this purpose, in the present exemplary embodiment, the gripping device 20 is set up in such a way that by moving the transfer device 14 along the travel path from the first to the further tool change position WWP1, WWP2 and back, the manipulator segment 16 interacts with the gripping device 20 in such a way that the manipulator segment 16 (and thus the tool W carried by it) pivots about the manipulator axis M PA aligned along the longitudinal axis of the tool W precisely by the specific transfer angle of rotation ÜW, so that the tool W carried only has to be introduced into the tool supply bar 10 with subsequent linear movements . Figures 4A and 4B show this pivoting movement explicitly. In FIG. 4, the transfer device 14 is also shown in the second tool changing position WWP2, so that in this case no interaction with the engagement device 20 has yet been realized. However, the manipulator segment 16 is also in this position already aligned at a predefined angle around the manipulator axis MPA (first manipulator position M PI), which results in particular from the tool change with the tool magazine M and thus continues for this (in a hypothetical second tool change process) is applicable. If the transfer device 14 is now moved along the guide rail 22 in the direction of the tool supply bar 10 and the transfer device 14 reaches the present engagement device 20, then at least the manipulator segment 16 of the transfer device 14 interacts with the engagement device 20 in such a way that it is at least at the first tool change position reached WWP1 of the transfer device 14 is present in an orientation (second manipulator position MP2) pivoted by the transfer angle of rotation ÜW (see also FIG. 4B). Consequently, in a last step for the introduction of the tool W to be exchanged into the tool supply bar 10, the latter only has to be guided to a supply holder 12 to be used by means of linear, preferably horizontally aligned movements on the part of the manipulator segment 14, so that a final, extremely effective and particularly transfer process suitable for automatic processes can be implemented.
Figuren 5A und 5B zeigen diesen Übergabeprozess des von der Übergabevorrich tunggehaltenen Werkzeugs W an die Werkzeugbereitstei I u ngsleiste 10 der Bereit stellungsstation 7 in einer Detailansicht. In dem in Figur 5A gezeigten Prozessschritt liegt das einzuwechselnde Werkzeug W bereits, wie auch in Figur 4B, in einer durch die geradlinigen Bewegungen des Manipulatorsegments 16 an eine Bereitstellungs halterung 12 der Werkzeugbereitstellungshalterung 10 herangefahrenen Position vor. Insbesondere ist das Werkzeug W in dieser Position direkt oberhalb der zu nut zenden Bereitstellungshalterung 12, weiterhin mit der durch die Eingreifvorrichtung 20 generierten Ausrichtung, positioniert, sodass das Werkzeug durch eine weitere Vertikalbewegung in die Werkzeugbereitstellungshalterung 10 eingeführt werden kann. Dabei wird letztere Vertikalbewegung in diesem Ausführungsbeispiel durch das Heranfahren der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 an das weiterhin durch den Greifarm 17 gehaltenen Werkzeug vollführt. Insbesondere ist dabei die Werkzeug bereitstellungsleiste 10 so eingerichtet, dass sie, nach dem Positionieren eines ein zuwechselnden Werkzeugs W oberhalb einer freien Bereitstellungshalterung 12 sei tens des Manipulatorsegments 16, sich langsam an das Werkzeug W annähert, bis dieses schließlich, bevorzugt eigenständig, von der Bereitstellungshalterung 12 ge tragen werden kann. Aufgrund der so erfolgenden Übergabe an die Werkzeugbereit stellungsleiste 10 kann der Greifarm 17 daraufhin die Kontaktierung mit dem Werk zeug W an der Werkzeugschnittstelle 13 lösen und somit die Werkzeugeinführung in die Bereitstellungsstation 7 erfolgreich beenden. FIGS. 5A and 5B show this transfer process of the tool W held by the transfer device to the tool supply bar 10 of the supply station 7 in a detailed view. In the process step shown in FIG. 5A, the tool W to be exchanged is already, as in FIG. In particular, in this position the tool W is positioned directly above the staging fixture 12 to be used, still with the orientation generated by the engagement device 20, so that the tool can be inserted into the tool staging fixture 10 by a further vertical movement can. In this case, the latter vertical movement is carried out in this exemplary embodiment by the approach of the tool supply bar 10 to the tool which is still held by the gripping arm 17 . In particular, the tool staging bar 10 is set up in such a way that, after a tool W to be loaded has been positioned above a free staging holder 12 on either side of the manipulator segment 16, it slowly approaches the tool W until it finally, preferably independently, leaves the staging holder 12 can be worn. Due to the transfer to the tool ready position bar 10 that takes place in this way, the gripper arm 17 can then release the contact with the tool W at the tool interface 13 and thus successfully complete the introduction of the tool into the delivery station 7 .
Die Figuren 6A bis 60 und 7A bis 70 zeigen zudem die Werkzeugausrichtung mittels der Eingreifvorrichtung 20 noch einmal detailliert. Dabei zeigen die Figuren 6A, 6B und 60 die Ausrichtung des Manipulatorsegments 16 kurz vor der Interaktion mit der Engreifvorrichtung (gesehen aus dem vorher beschriebenen Werkzeugentnah meprozess) bzw. in der für den Werkzeugwechsel mit der Werkzeugmagazin M be stimmten Orientierung in einer dreidimensionalen Sicht (Figur 6A), einer zweidimen sionalen Frontansicht (Figur 6B) und einer zweidimensionalen Draufsicht (Figur 60). Die Figuren 7A bis 70 entsprechen hingegen den äquivalenten Darstellung dieses Prozesses nach Wechselwirkung mit der Eingreifvorrichtung 20 bzw. mit dem Mani pulatorsegment 16 in der für den Werkzeugwechsel mit der Werkzeugbereitstel lungsleiste 10 orientierten Ausrichtung. FIGS. 6A to 60 and 7A to 70 also show the tool alignment by means of the engagement device 20 in detail once again. Figures 6A, 6B and 60 show the alignment of the manipulator segment 16 shortly before the interaction with the gripping device (seen from the tool removal process described above) or in the orientation determined for the tool change with the tool magazine M in a three-dimensional view (Figure 6A), a two-dimensional front view (Figure 6B) and a two-dimensional top view (Figure 60). FIGS. 7A to 70, on the other hand, correspond to the equivalent representation of this process after interaction with the engagement device 20 or with the manipulator segment 16 in the orientation oriented for the tool change with the tool-ready bar 10.
Zur genaueren Spezifizierung der zur Ausrichtung des Manipulatorsegments 16 füh renden Wechselwirkung zwischen Eingreifvorrichtung 20 und dem Manipulatorseg ment 16 soll zunächst der Aufbau der Eingreifvorrichtung 20 näher beschrieben werden: Die Eingreifvorrichtung 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst zunächst einen beweglichen Mitnehmer 24, ausgestaltet als parallel zum Verfahr weg der Übergabevorrichtung 14 ausgerichteter und zumindest eine Mitnehmer druckfeder 34 beinhaltender Schwenkarm 30, welcher an einem unteren Ende fest mit einem Schienengrundkörper 31 der Eingreifvorrichtung 20 fixiert und an einem anderen Ende einen komplementär zu einem an dem Manipulatorsegment 14 an gebrachten Schwenkelement 28 ausgebildeten Eingreifabschnitt 26 beinhaltet. Da bei ist der bewegliche Mitnehmer 24 selbst aufgrund des so ausgebildeten Schwenkarmmechanismus um zumindest eine Mitnehmerdrehachse MDA (siehe z.B. Fig. 6C) schwenkbar ausgerichtet und kann aufgrund der Gleichgewichtsver hältnisse der implementierten Mitnehmerdruckfeder 34 zumindest in zwei Gleich gewichtsstellungen vorliegen. Die Figuren 6A bis 6C zeigen hierbei den Mitnehmer 24 in einer ersten Gleichgewichtsstellung, auch erste Mitnehmerstellung MSI ge nannt, und die Figuren 7A bis 7C die zweite Gleichgewichtsstellung, auch zweite Mitnehmerstellung MS2 genannt. Der den Eingreifabschnitt 26 umfassende Teil des Mitnehmers 24 ist zudem in eine mit dem Schienengrundkörper 31 verbundene Mitnehmerführungsschiene 32 eingelassen, welche ebenso parallel zur Verfahrrich tung der Übergabevorrichtung 14 ausgerichtet und zur Aufnahme zumindest des Schwenkelements 28 des Manipulatorsegments 16 eingerichtet ist. For a more precise specification of the interaction between the engagement device 20 and the manipulator segment 16 that leads to the alignment of the manipulator segment 16, the structure of the engagement device 20 should first be described in more detail: The engagement device 20 of the present exemplary embodiment firstly comprises a movable driver 24, configured as parallel to the travel path the transfer device 14 aligned and at least one driver compression spring 34 containing swivel arm 30, which is fixed at a lower end to a rail base body 31 of the engagement device 20 and at one the other end includes an engaging portion 26 formed complementary to a pivot member 28 mounted on the manipulator segment 14 . Since the mobile driver 24 itself is pivotable about at least one driver axis of rotation MDA (see e.g. FIG. 6C) due to the swivel arm mechanism designed in this way and can be present in at least two equilibrium positions due to the equilibrium ratios of the driver compression spring 34 implemented. FIGS. 6A to 6C show the driver 24 in a first equilibrium position, also known as the first driver position MSI, and FIGS. 7A to 7C show the second equilibrium position, also known as the second driver position MS2. The part of the driver 24 that encompasses the engagement section 26 is also let into a driver guide rail 32 connected to the rail base body 31, which is also aligned parallel to the travel direction of the transfer device 14 and is set up to accommodate at least the pivoting element 28 of the manipulator segment 16.
Infolgedessen kann die Wechselwirkung des Manipulatorsegments 16 mit der Ein greifvorrichtung 20 wie folgt beschrieben werden: Fährtdie Übergabevorrichtung 14 entlang des Verfahrweges von der ersten WWP1 zur zweiten Werkzeugwechsel Posi tion WWP2 oder zurück, so ist das Manipulatorsegment 16 aufgrund der vordefi nierten Transportposition TP so eingerichtet, dass während des Verfahrens neben der Eingreifvorrichtung 20 das an dem Manipulatorsegment 16 angebrachte Schwenkelement 28 in die Mitnehmerführungsschiene 32 der Eingreifvorrichtung 20 einfährt und somit eine zeitabhängige Bewegungseinschränkung des Manipula torsegments 16 bewirkt (Bewegungen des Schwenkelements 28 werden auf Rich tungen parallel zum Verfahrweg der Ü berga bevorrichtu ng 14 beschränkt, siehe z.B. Figur 6B). Fährt die Übergabevorrichtung 14 nun weiter entlang des vorgegebenen Verfahrweges, so greift der Eingreifabschnitt 26 des beweglichen Mitnehmers auf grund der eindimensionalen Führung des Schwenkelements 28 an einer vorbe stimmten Position in das Schwenkelement 28 ein und kontaktiert somit den beweg lichen Mitnehmer 24 zumindest mit dem Manipulatorsegment 16 der Übergabevor richtung 14. Diese Kontaktierung hat jedoch zur Folge, dass durch das weitere Ver- fahren der Übergabevorrichtung 14 entlang des Verfahrweges und die dadurch ent stehende Bewegung des Schwenkelements 28 bzw. Schwenkung des Eingriffab schnitts 26 um die M itnehmerdrehachse MDA, eine zunehmend in der Mitnehmer druckfeder 34 steigende und der Bewegung des Schwenkelement 28 entgegenge setzte Kraft erzeugt wird. Insofern kann die vorliegende Mitnehmerdruckfeder 34 auch als mechanischer Bewegungsdämpfer des Schwenkelements angesehen wer den. As a result, the interaction of the manipulator segment 16 with the gripping device 20 can be described as follows: If the transfer device 14 travels along the travel path from the first tool change position WWP1 to the second tool change position WWP2 or back, the manipulator segment 16 is set up based on the predefined transport position TP that during the process, in addition to the engagement device 20, the pivoting element 28 attached to the manipulator segment 16 moves into the driver guide rail 32 of the engagement device 20 and thus causes a time-dependent movement restriction of the manipulator segment 16 (movements of the pivoting element 28 are directed in directions parallel to the travel path of the transfer device ng 14, see eg Figure 6B). If the transfer device 14 now moves further along the specified travel path, the engagement section 26 of the movable carrier engages in the pivoting element 28 at a predetermined position due to the one-dimensional guidance of the pivoting element 28 and thus contacts the movable carrier 24 at least with the manipulator segment 16 the transfer device 14. This contact, however, has the consequence that the further Driving the transfer device 14 along the travel path and the resulting movement of the pivoting element 28 or pivoting of the engagement section 26 about the driver axis of rotation MDA, an increasing pressure spring 34 in the driver and the movement of the pivoting element 28 counteracting force is generated. In this respect, the present driver compression spring 34 can also be viewed as a mechanical movement damper of the pivoting element.
Diesen Umstand folgend kann somit, je nach Eigenschaften der Mitnehmerdruckfe der 34, ab einem bestimmten Position des Schwenkelements 28 und der somit er zeugten Gegenkraft der Mitnehmerdruckfeder 34, eine Einschränkung der Schwen kelementbewegung bewirkt werden, wodurch sich, aufgrund des fortführenden Ver fahrens der Übergabevorrichtung, ab diesem Punkt der Übergabegrundkörper 18 der Übergabevorrichtung 14 zunehmend in Relation zum Schwenkelement 28 vor wegbewegt und somit eine Schwenkung des gleichzeitig mit dem Übergabegrund körper 18 und dem Schwenkelement 28 verbundenen Manipulatorsegments 16 be wirkt. Erreicht die Schwenkung des den Eingreifabschnitt 26 enthaltenen Mitneh merabschnitts allerdings den Zustand der maximalen Druckfederkontraktion, d.h. den Fall, dass beide Abschnitte des beweglichen Schwenkarms 30 parallel zueinan der ausgerichtet sein, so verringert sich bei weiterem Verfahren der Übergabevor- richtung 14 erneut die für die Schwenkung des Manipulatorsegments benötigte Ge genkraft innerhalb der Mitnehmerdruckfeder 34, bis hin zu dem Punkt, in welcher sich das Schwenkelement 28 aufgrund der Fixierung des beweglichen Mitnehmers 24 wieder aus dem Eingreifabschnitt 28 löst und so den beweglichen Mitnehmer 24 durch die sich automatisch einstellende Gleichgewichtsstellung der Mitnehmer druckfeder 34 in die zweite Mitnehmerstellung MS2 führt. Following this circumstance, depending on the properties of the driver pressure spring 34, from a certain position of the pivoting element 28 and the counterforce of the driver pressure spring 34 thus generated, a limitation of the pivoting element movement can be effected, which, due to the continuing process of the transfer device, From this point on, the transfer base body 18 of the transfer device 14 is increasingly moved away in relation to the pivoting element 28 and thus a pivoting of the manipulator segment 16, which is simultaneously connected to the transfer base body 18 and the pivoting element 28, acts. However, if the pivoting of the driver section containing the engaging section 26 reaches the state of maximum compression spring contraction, i.e. the case that both sections of the movable pivot arm 30 are aligned parallel to one another, as the transfer device 14 moves further, the time required for the pivoting is reduced again of the manipulator segment required counterforce within the driver compression spring 34, up to the point at which the pivoting element 28 is released again from the engagement section 28 due to the fixation of the movable driver 24 and thus the movable driver 24 by the self-adjusting equilibrium position of the driver compression spring 34 leads to the second driver position MS2.
Die Einstellung des sich so durch die Schwenkung ergebenen Übergabedrehwinkels ÜW wird indes in diesem Ausführungsbeispiel durch einen als zweite Druckfeder, auch Manipulatordruckfeder 36 genannt, realisierter Energiespeicher ermöglicht, welcher das Manipulatorsegment 16, genauer gesagt den Schwenkmittelpunkt des Manipulatorsegments 16, zusätzlich mit dem Übergabegrundkörper 18 der Überga bevorrichtung 14 drehbar und mechanisch wechselwirkend verbindet und derart eingerichtet ist, eine Fixierung der Manipulatorsegmentausrichtung zu bewirken, wenn die Manipulatordruckfeder 36 in eine Gleichgewichtsstellung, d.h. einen Zu stand minimaler potentieller Energie, gelangt. In this exemplary embodiment, however, the setting of the transfer angle of rotation ÜW resulting from the pivoting is made possible by an energy store implemented as a second compression spring, also known as the manipulator compression spring 36, which moves the manipulator segment 16, more precisely the pivot center of the Manipulator segment 16, in addition to the transfer body 18 of the transfer device 14 rotatably and mechanically interactingly connects and is set up to effect a fixation of the manipulator segment alignment when the manipulator compression spring 36 reaches an equilibrium position, ie a state of minimal potential energy.
Die Manipulatordruckfeder 36 des vorliegenden Ausführungsbeispiels besitzt hier bei zumindest zwei dieser Gleichgewichtsstellung und ermöglicht somit die zwei be reits beschriebenen Ausrichtungen des Manipulatorsegments 16 zum Werkzeug wechsel mit dem Werkzeugmagazin M und der Bereitstellungsstation 7 (siehe z.B. die Figuren 6A bis 6C und 7A bis 7C). Als Beispiel soll die in den Figuren 6A bis 6C gezeigte Ausrichtung der Manipulatordruckfeder 36 als erste Gleichgewichtsstel lung und die in den Figuren 7A bis 7C gezeigte Ausrichtung als zweite Gleichge wichtsstellungdefiniert werden. Die Überführungder Manipulatordruckfeder 36 von der einen in die andere Gleichgewichtsstellung erfolgt hierbei automatisch als Kon sequenz der von der Mitnehmervorrichtung 20 realisierten Manipulatorsegmen tausrichtung: Wird beispielsweise das Manipulatorsegment 16 durch den zuvor be schriebenen Mitnehmermechanismus von der in Figur 6A bis 60 gezeigten Ausrich tungaus verschwenkt, so wird weiter auch die Manipulatordruckfeder 36 um einen, durch ihren Kontaktpunkt mit dem Manipulatorsegment 16 definierten, Drehwinkel verschoben und erfährt zunächst diesem Umstand erzwungen eine Abweichungaus ihrem ersten Gleichgewichtszustand, d.h. im mechanischen Sinne, eine zuneh mende Kontraktion. Diesen Zustand fortführend kann daraufhin die Manipulator druckfeder 36 von ihrer ersten Gleichgewichtsstellung in ihre zweite Gleichgewichts stellung (siehe auch Figur 7A bis 70) überführt werden, indem durch das fortfah rende Schwenken des Manipulatorsegments 16, die durch diesen Prozess erzeugte maximale Potential hü rde (maximaler Kontraktionspunkt der Manipulatordruckfeder 36 entlang der Schwenkbewegung des Manipulatorsegments 16) innerhalb der Ma nipulatordruckfeder 36 überwunden wird. Infolgedessen ist es möglich mithilfe des oben genannten Zwei-Zustandsmechanis- mus der Manipulatordruckfeder 36 eine äußerst effiziente und zugleich automati sierbare Einstellung des Übergabedrehwinkels ÜW des Manipulatorsegments 14 zu gewährleisten. Aufgrund der Tatsache, dass die Definierung des Übergabewinkels ÜW allein auf der mechanischen Einrichtung zweier einzustellender Gleichgewichts zustände beruht und diese aufgrund der Kontaktierung der Manipulatordruckfeder 36 mit dem Manipulatorsegment 16 passiv, das heißt ohne Zu bringen weiterer Steuer- oder Antriebseinheiten, lediglich als Nebeneffekt der Manipulatorsegment schwenkung ineinander überführt werden können, kann ein insbesondere äußerst anpassbarer und in jedes System integrierbarer Einstellungsmechanismus realisiert werden. Zudem erlaubt eine akkurate Veränderung der Gleichgewichts bedingungen der Manipulatordruckfeder 36 eine sichere und somit fehlerunanfällige Möglichkeit den Übergabedrehwinkel ÜW zu jeder Zeit frei einstellen zu können. So ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise möglich über einen zusätzlichen Steuerungsmechanismus an der Manipulatordruckfeder 36 deren Materialeigen schaften, wie etwa die Federkonstante, die Federspannung oder Federlänge, an steuerbar zu verändern, sodass sich infolgedessen die Positionen der Gleichge wichtsstellungen der Manipulatordruckfeder 36 und somit die mit diesen Gleichge wichtsstellung zusammenhängenden Manipulatorsegmentausrichtungen bzw. der sich daraus ergebende Übergabedrehwinkel ÜW einstellen lassen, ohne weitere Ma schinenelemente oder gar Mechanismen negativ zu beeinflussen. Darüber hinaus erlaubtdie oben genannte, Interaktion zwischen Manipulatordruckfeder 36 und Ma nipulatorsegment 16 sowohl einen ausgesprochen einfachen Austausch als auch eine komplette Modifizierung des Druckfedermechanismus. Infolgedessen kann beispielsweise, neben der hier genannten Manipulatordruckfeder 36, auch eine vollends andere Art von Energiespeicher, beispielsweise eine pneumatische oder durch elektrische Widerstände gesteuerte Maschine, ohne größeren Aufwand in das Manipulatorsegment 16 integriert werden. The manipulator compression spring 36 of the present exemplary embodiment has at least two of these equilibrium positions and thus enables the two previously described alignments of the manipulator segment 16 for changing tools with the tool magazine M and the supply station 7 (see, for example, FIGS. 6A to 6C and 7A to 7C). As an example, the alignment of the manipulator compression spring 36 shown in FIGS. 6A to 6C is to be defined as the first equilibrium position and the alignment shown in FIGS. 7A to 7C as the second equilibrium position. The transfer of the manipulator compression spring 36 from one equilibrium position to the other takes place automatically as a consequence of the manipulator segment alignment realized by the driver device 20: If, for example, the manipulator segment 16 is pivoted by the driver mechanism described above from the alignment shown in FIGS the manipulator compression spring 36 is also displaced by an angle of rotation defined by its point of contact with the manipulator segment 16 and is initially forced to deviate from its first equilibrium state, ie in the mechanical sense, an increasing contraction. Continuing this state, the manipulator compression spring 36 can then be transferred from its first equilibrium position to its second equilibrium position (see also Figures 7A to 70), in that the maximum potential hurdle generated by this process (maximum Contraction point of the manipulator pressure spring 36 along the pivoting movement of the manipulator segment 16) within the Ma nipulator pressure spring 36 is overcome. As a result, it is possible with the aid of the above-mentioned two-state mechanism of the manipulator compression spring 36 to ensure an extremely efficient and at the same time automatable adjustment of the transfer angle of rotation ÜW of the manipulator segment 14 . Due to the fact that the definition of the transfer angle ÜW is based solely on the mechanical device of two equilibrium states to be set and this is due to the contacting of the manipulator pressure spring 36 with the manipulator segment 16 passively, i.e. without bringing additional control or drive units, only as a side effect of the manipulator segment pivoting can be converted into one another, an adjustment mechanism that is extremely adaptable and can be integrated into any system can be implemented. In addition, an accurate change in the equilibrium conditions of the manipulator pressure spring 36 allows a safe and therefore error-free possibility of being able to freely set the transfer angle of rotation ÜW at any time. In the present exemplary embodiment, for example, it is possible to use an additional control mechanism on the manipulator compression spring 36 to controllably change its material properties, such as the spring constant, spring tension or spring length, so that the positions of the equilibrium positions of the manipulator compression spring 36 and thus the the manipulator segment alignments associated with this equilibrium weight position or the resulting transfer angle of rotation ÜW can be adjusted without negatively influencing other machine elements or even mechanisms. Furthermore, the above interaction between manipulator compression spring 36 and manipulator segment 16 allows for both extremely easy replacement and complete modification of the compression spring mechanism. As a result, for example, in addition to the manipulator compression spring 36 mentioned here, a completely different type of energy store, for example a pneumatic machine or a machine controlled by electrical resistances, can be integrated into the manipulator segment 16 without great effort.
Somit bietet die hier dargestellte Beladevorrichtung BV eine zugleich kostengüns tige, anpassbare, insbesondere aber effiziente Vorrichtung zum Wechseln von Werkzeug W insbesondere für schwer zugängliche Werkzeugmaschinen WM und Magazine M. Ferner ergibt sich durch die zuvorgenannten Elemente der Beladevor richtung BV, sowie die hierdurch realisierbaren, genannten Werkzeugwechsel- und -transportprozesse, der schwerwiegende Vorteil, dass das Gesamtverfahren zum Wechseln von Werkzeugen W zwischen der Beladevorrichtung BV und dem Werk zeugmagazin M vollkommen automatisch vollzogen werden kann, sodass, insbe sondere in Kombination mit der hohen Individualisierbarkeit der Vorrichtung und der so ermöglichten Integration in bisher lediglich manuell bestückbaren Werkzeug maschinen WM, eine wesentliche Effizienzsteigerungen in letzteren erreicht werden kann. Thus, the loading device BV shown here offers a cost-effective, adaptable, but particularly efficient device for changing tools W, especially for machine tools WM and that are difficult to access Magazine M. Furthermore, the above-mentioned elements of the loading device BV, as well as the tool changing and transport processes that can be implemented as a result, have the serious advantage that the overall process for changing tools W between the loading device BV and the tool magazine M is completely automatic can be carried out so that, especially in combination with the high degree of customization of the device and the integration made possible in this way in machine tools WM that previously could only be loaded manually, a significant increase in efficiency can be achieved in the latter.
Figur 8, welches erneut eine Gesamtansicht der Beladevorrichtung BV mitsamt dem ausgewählten Werkzeugmagazin M der Werkzeugmaschine M zeigt, verdeutlicht diese Vorteile noch einmal: Aufgrund des Vorteils, dass die vorliegende Beladevor richtung BV aus zumindest zwei voneinander unabhängigen Transportmechanis men (Verfahren der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 und Verfahren der Übergabe vorrichtung 14) besteht, kann die geometrische Struktur der Beladevorrichtung BV, insbesondere die Ausrichtung der Trägerkonstruktionen 4, 6, ganz an die Bedingun gen des jeweilig zu beladenden Werkzeugmagazins M angepasst werden, wodurch sich eine möglichst individuell und damit für den jeweiligen Arbeitsbereich maximal effizienter Vorrichtungsaufbau realisieren lässt. Figure 8, which again shows an overall view of the loading device BV together with the selected tool magazine M of the machine tool M, illustrates these advantages once again: Due to the advantage that the present loading device BV consists of at least two mutually independent transport mechanisms (movement of the tool supply bar 10 and movement of the transfer device 14), the geometric structure of the loading device BV, in particular the alignment of the support structures 4, 6, can be adapted entirely to the conditions of the tool magazine M to be loaded in each case, resulting in as individual as possible and thus maximum for the respective work area efficient device structure can be realized.
Ferner ermöglichen sowohl die Werkzeugwechselmethode an der der Bereitstel lungsstation 7, als auch an der Übergabevorrichtung 14 höchste Individualität bei der Integration der Beladevorrichtung BV. So erlauben beispielsweise die Mehrzahl an Bewegu ngsf re i h e itsgrad e n , die das Manipulatorsegment 16 aufgrund des Über gabegrundkörpers 18 der Übergabevorrichtung 14 besitzt, einen, je nach Magazin struktur anpassbaren Werkzeugübergabe- und Entnahmemechanismus, wodurch die vorliegende Beladevorrichtung BV potentiell an allen extern kontaktierbaren Werkzeugmagazinen M genutzt werden kann. So kann beispielsweise in einem an deren Ausführungsbeispiel, bedingt durch die Struktur der Werkzeugmaschine WM, der Verfahrweg der Übergabevorrichtung 14 nicht oberhalb, sondern auf gleicher Höhe, quer ausgerichtet oder gar unterhalb des Werkzeugmagazins WM angebracht sein, und dennoch ließe sich durch entsprechendes Verfahren des Manipulatorseg mentes 16, insbesondere durch die zuvor genannten Ent- und Übernahmemecha nismen, ein Werkzeugwechsel mithilfe der vorliegenden Beladevorrichtung BV ef fektiv durchführen. Darüber hinaus bietet, wie bereits beschrieben, auch die Bereit stellungsstation 7 die Möglichkeit Werkzeug W sowohl manuell, als auch automa tisch, zum Beispiel über mit der Werkzeugbereitstellungsleiste 10 interagierbaren Transporteinheiten, an die Beladevorrichtung BV zu übergeben oder aus dieser zu entnehmen, wodurch nicht nur eine vollautomatische Prozessentwicklung begüns tigt, sondern auch eine Anbindung einer zuvor eigenständigen Werkzeugmaschine WM in ein automatisches Maschinensystem realisierbar wird. Furthermore, both the tool changing method at the supply station 7 and at the transfer device 14 allow maximum individuality in the integration of the loading device BV. For example, the large number of degrees of freedom of movement that the manipulator segment 16 has due to the transfer base body 18 of the transfer device 14 allow a tool transfer and removal mechanism that can be adapted depending on the magazine structure, whereby the present loading device BV can potentially be used on all externally contactable tool magazines M can be used. For example, in another embodiment, due to the structure of the machine tool WM, the traversing path of the transfer device 14 is not above but at the same height, aligned transversely or even below the tool magazine WM be, and yet a tool change could be carried out effectively using the present loading device BV by appropriately moving the manipulator segment 16, in particular by the aforementioned removal and takeover mechanisms. In addition, as already described, the staging station 7 also offers the option of handing over the tool W to the loading device BV or removing it from it both manually and automatically, for example via transport units that can interact with the tool staging bar 10, which not only a fully automatic process development favored, but also a connection of a previously independent machine tool WM in an automatic machine system can be realized.
So kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel die vorliegende Beladevorrichtung BV auch zur Integration der Werkzeugmaschine WM in ein solches Maschinensys tem genutzt werden, indem Werkzeuge mithilfe von automatisierten Transportein heiten zwischen einzelnen mit Ausführungsbeispiel der Beladevorrichtung BV ver bundenen Werkzeugmaschinen WM transportiert und über die jeweiligen Belade vorrichtungen ausgetauscht werden können. Die Beladevorrichtung BV als solche kann somit gleichermaßen als Bindeglied für ansonsten nur separat funktionie rende Werkzeugmaschinen WM genutzt werden. In a further exemplary embodiment, the present loading device BV can also be used to integrate the machine tool WM into such a machine system, in that tools are transported with the aid of automated transport units between individual machine tools WM connected to the exemplary embodiment of the loading device BV and exchanged via the respective loading devices can become. The loading device BV as such can thus be used equally as a link for machine tools WM that otherwise only function separately.
Ferner kann es bevorzugt auch möglich sein die Beladevorrichtung BV datentech nisch mit einer oder einer Mehrzahl von Werkzeugmaschinen WM zu verbinden. Wie zuvor beschrieben können zu diesem Zweck beispielsweise eine Empfänger- und Sendeeinheit an jeder Beladevorrichtung BV vorhanden sein, welche Werkzeugda ten bezüglich einzuwechselnder Werkzeuge W von der Werkzeugmaschine WM, ei ner anderen Beladevorrichtung BV oder einer externen Quelle, wie etwa einen zent ralen Server, erhalten und diese innerhalb der Beladevorrichtung BV dazu nutzen können den Werkzeugwechsel prozess optimal einzustellen oder gar erst möglich zu machen. So kann in einem anderem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein automa tisierter Werkzeugwechsel beispielsweise mittels erhaltener Werkzeugdaten derart eingerichtet werden, dass die Beladevorrichtung BV die Werkzeugdaten auswertet und einen für jedes zu wechselnde Werkzeug individuell optimierten Werkzeug wechselprozess berechnet - mitunter durch Identifizierung eines optimalen Überga bedrehwinkels ÜW, einer optimalen Übergabezeit und/oder einer Verweigerung des Werkzeugwechsels, falls dieses nicht entsprechenden Anforderungen der Belade- Vorrichtung BV genügt. Gleichermaßen kann jedoch auch die Beladevorrichtung BV Werkzeugdaten bezüglich eines einzuwechselnden Werkzeugs W, beispielsweise durch ein integriertes Sensorsystem, aufnehmen und diese an die Werkzeugma schine, eine andere Beladevorrichtung BV und/oder Werkzeugmaschine WM oder die externe Quelle senden, sodass mithilfe der vorliegenden Erfindung ein interkom- munikatives Maschinensystem WS ermöglicht wird. Furthermore, it may preferably also be possible to connect the loading device BV in terms of data technology to one or a plurality of machine tools WM. For this purpose, as described above, there can be a receiver and transmitter unit on each loading device BV, for example, which receives tool data relating to tools W to be exchanged from the machine tool WM, another loading device BV or an external source, such as a central server and can use this within the BV loading device to optimally adjust the tool change process or even make it possible in the first place. In another preferred exemplary embodiment, an automated tool change can be set up, for example using tool data received, in such a way that the loading device BV evaluates the tool data and calculates a tool change process that is individually optimized for each tool to be changed - sometimes by identifying an optimal transfer angle ÜW, an optimal transfer time and/or refusing the tool change if this does not meet the corresponding requirements of the loading device BV. Equally, however, the loading device BV can also record tool data relating to a tool W to be loaded, for example using an integrated sensor system, and send this to the machine tool, another loading device BV and/or machine tool WM or the external source, so that the present invention can be used to create an intercom - Communicative machine system WS is made possible.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Beladevorrichtung (BV) zum Wechseln von Werkzeug (W) eines Magazins (M) an einer Werkzeugmaschine (WZM), mit: 1. Loading device (BV) for changing tools (W) of a magazine (M) on a machine tool (WZM), with:
- einer Übergabevorrichtung (14) zur Übergabe von Werkzeug (W) an das Maga zin (M), wobei die Übergabevorrichtung (14) entlang eines Verfahrweges ver fahrbar ausgestaltet ist und einen um zumindest eine Achse schwenkbaren Manipulator (16) aufweist; und - A transfer device (14) for transferring tools (W) to the magazine (M), the transfer device (14) being configured to be movable ver along a travel path and having a manipulator (16) pivotable about at least one axis; and
- eine Bereitstellungsstation (7) zur Bereitstellung von Werkzeugen (W) für die verfahrbare Übergabevorrichtung (14); wobei die Beladevorrichtung (BV) zum Werkzeugwechsel am Magazin (M) derart eingerichtet ist, dass die Übergabevorrichtung (14) entlang des Verfahrweges zu mindest zwischen einer ersten Werkzeugwechselposition (WWP1) zum Wechseln von Werkzeug (W) mit der Bereitstellungsstation (7) und einer zweiten Werkzeug wechselposition (WWP2) zum Wechseln von Werkzeug (W) mit dem Magazin (M) und zurück verfahrbar ist, und wobei die Beladevorrichtung (BV) eine Eingreifvorrichtung (20) zur Ausrichtung des Manipulators (16) um zumindest einen Übergabedrehwinkel (ÜW) aufweist. - A delivery station (7) for the delivery of tools (W) for the movable transfer device (14); wherein the loading device (BV) for changing tools on the magazine (M) is set up in such a way that the transfer device (14) moves along the travel path at least between a first tool changing position (WWP1) for changing tools (W) with the delivery station (7) and a second tool changing position (WWP2) for changing tools (W) with the magazine (M) and can be moved back, and wherein the loading device (BV) has an engagement device (20) for aligning the manipulator (16) by at least one transfer angle of rotation (ÜW) having.
2. Beladevorrichtung (BV) gemäß Anspruch 1, wobei die Eingreifvorrichtung (20) eingerichtet ist zur Anpassung der Werkzeugorientie rung eines aufgenommenen Werkzeugs den Manipulator (16) während des Verfahrens der Übergabevorrichtung (14) zumindest um den Übergabedrehwinkel (ÜW) zu schwen ken. 2. Loading device (BV) according to claim 1, wherein the engagement device (20) is set up to adjust the tool orientation of a picked-up tool to swivel the manipulator (16) during the movement of the transfer device (14) at least by the transfer rotation angle (ÜW).
3. Beladevorrichtung (BV) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Beladevorrichtung eingerichtet ist das Wechseln des Werkzeugs (W) am Maga zin (M) bevorzugt automatisiert durchzuführen; und wobei das Magazin (M) bevorzugt als Kettenmagazin ausgeführt ist. 3. Loading device (BV) according to claim 1 or 2, wherein the loading device is set up to carry out the changing of the tool (W) on the magazine (M) preferably automatically; and wherein the magazine (M) is preferably designed as a chain magazine.
4. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingreifvorrichtung (20) einen beweglichen Mitnehmer (24) aufweist, und der bewegliche Mitnehmer (24) eingerichtet ist zur Anpassung der Werkzeugorien tierung, den Manipulator (16) beim Verfahren der Übergabevorrichtung (14) zwischen zu mindest der ersten Werkzeugwechselposition (WWP1) und der zweiten Werkzeugwechsel position (WWP2) um zumindest den einen Übergabedrehwinkel (ÜW) zu schwenken; und die Achse des Übergabedrehwinkels (ÜW) bevorzugt parallel zur Längsachse des zu wechselnden Werkzeugs (W) ausgerichtet ist. 4. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the engagement device (20) has a movable driver (24), and the movable driver (24) is set up to adapt the tool orientation, the manipulator (16) when moving the Transfer device (14) between at least the first tool change position (WWP1) and the second tool change position (WWP2) by at least one transfer angle of rotation (ÜW) to pivot; and the axis of the transfer angle of rotation (ÜW) is preferably aligned parallel to the longitudinal axis of the tool (W) to be changed.
5. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Manipulator (16) zumindest über einen Greifarm (17) zum Umfassen zumin dest eines in einem Aufnahmeköcher (19) des Magazins (M) gehaltenen Werkzeugs (W) aufweist, und der Greifarm (17) für den Werkzeugwechsel am Magazin (M) zumindest um eine Greifarmdrehachse (GAA) von einer Transportposition (TP) zum Halten und Überführen des Werkzeugs (W) an zumindest die Bereitstellungsstation (7) zu einer Magazinposition (MGP) zum Werkzeugwechsel des Werkzeugs (W) mit dem Magazin (M) und zurück schwenkbar ist; wobei die Greifarmdrehachse (GAA) bevorzugt quer zur Längsachse des zu wechselnden Werkzeugs (W) ausgerichtet ist; und der Greifarm (17) bevorzugt unabhängig von der Bewegung der Übergabevorrich tung (14) schwenkbar ist. 5. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the manipulator (16) has at least one gripper arm (17) for grasping at least one tool (W) held in a holder (19) of the magazine (M), and the gripper arm (17) for the tool change on the magazine (M) at least about a gripper arm rotation axis (GAA) from a transport position (TP) for holding and transferring the tool (W) to at least the delivery station (7) to a magazine position (MGP) for tool change of the tool (W) with the magazine (M) and can be pivoted back; wherein the axis of rotation of the gripper arm (GAA) is preferably aligned transversely to the longitudinal axis of the tool (W) to be changed; and the gripping arm (17) is preferably pivotable independently of the movement of the transfer device (14).
6. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die verfahrbare Übergabevorrichtung (14) derart eingerichtet ist, dass der Greif arm (17) zum Werkzeugwechsel zumindest eines Werkzeugs (W) mit dem Magazin (M), um die Greifarmdrehachse (GAA) von der Transportposition (TP) in die Magazinposition (MGP) schwenkt und zumindest ein Werkzeug (W) an einer Werkzeugschnittstelle (13) umgreift, und der Greifarm (17) eingerichtet ist, nach dem Schwenken in die Magazinposition (MGP) zur Entnahme und Eingabe des umgriffenen Werkzeugs (W) an dem Magazin (M) entlang der Längsachse des Werkzeugs (W) zu verfahren. 6. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the movable transfer device (14) is set up in such a way that the gripper arm (17) for tool changing at least one tool (W) with the magazine (M) about the gripper arm axis of rotation ( GAA) pivots from the transport position (TP) to the magazine position (MGP) and encompasses at least one tool (W) at a tool interface (13), and the gripper arm (17) is set up to move along the longitudinal axis of the tool (W) after pivoting into the magazine position (MGP) for removing and inserting the gripped tool (W) on the magazine (M).
7. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bereitstellungsstation (7) zumindest eine verfahrbare Werkzeugbereitstel lungsleiste (10) umfasst; und die Werkzeugbereitstellungsleiste (10) entlang eines Bereitstellungsverfahrweges von einer ersten Bereitstellungsposition zur Entnahme und Übergabe von Werkzeug (W) an die Beladevorrichtung (BV) zu zumindest einer zweiten Bereitstellungsposition (BP2) zum Werkzeugwechsel mit der verfahrbaren Übergabeeinheit (14) und zurück verfahrbar ist, und der Bereitstellungsverfahrweg der Werkzeugbereitstellungsleiste (10) zwischen der zumindest ersten Bereitstellungsposition und der zweiten Bereitstellungsposition (BP2) bevorzugt vertikal ausgerichtet ist. 7. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the delivery station (7) comprises at least one movable tool delivery bar (10); and the tool supply bar (10) can be moved along a supply travel path from a first supply position for removing and transferring tools (W) to the loading device (BV) to at least a second supply position (BP2) for changing tools with the movable transfer unit (14) and back, and the supply travel path of the tool supply bar (10) between the at least first supply position and the second supply position (BP2) is preferably aligned vertically.
8. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest Anspruch 7, wobei die verfahrbare Werkzeugbereitstellungsleiste (10) eine Mehrzahl von Bereitstel lungshalterungen (12) zur Positionierung von Werkzeugen (W) an der Werkzeugbereitstel lungsleiste (10) umfasst, und die Bereitstellungshalterungen (12) derart eingerichtet sind, dass zum Wechseln von Werkzeug (W) mit der Übergabeeinheit (14), die an der Werkzeugbereitstellungsleiste (10) positionierten Werkzeuge (W) von dem Greifarm (17) des Manipulators (16) an der Werkzeugschnittstelle (13) umgreifbar sind; und wobei die verfahrbare Werkzeugbereitstellungsleiste (10) zur Entnahme und Übergabe von Werkzeug (W) an der Werkzeugbereitstellungsleiste (10) mit der Übergabevorrichtung (14) einen Verfahrmechanismus entlang des Be re itste 11 u ngsve rfa h rweges aufweist. 8. Loading device (BV) according to at least claim 7, wherein the movable tool supply bar (10) comprises a plurality of supply holders (12) for positioning tools (W) on the tool supply bar (10), and the supply holders (12) are set up in this way are that for changing tools (W) with the transfer unit (14), the tools (W) positioned on the tool supply bar (10) can be gripped by the gripping arm (17) of the manipulator (16) at the tool interface (13); and wherein the movable tool supply bar (10) for removing and transferring tools (W) on the tool supply bar (10) with the transfer device (14) has a traversing mechanism along the ready 11 u ngsverfa h rweg.
9. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die verfahrbare Übergabeeinheit (14) entlang einer Führungsschiene (22) transla torisch von der ersten Werkzeugwechselposition (WWP1) zur zweiten Werkzeugwechsel position (WWP2) und zurück verfahrbar ist; wobei die Führungsschiene (22) bevorzugt quer zur Verfahrrichtung der Werkzeugbereit stellungsleiste (10) ausgerichtet ist; und die Eingreifvorrichtung (20) entlang der Führungsschiene (22), bevorzugt zwischen der ersten Werkzeugwechselposition (WWP1) und der zweiten Werkzeugwechselposition (WWP2), kontaktiert ist. 9. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the movable transfer unit (14) along a guide rail (22) can be moved translationally from the first tool change position (WWP1) to the second tool change position (WWP2) and back; wherein the guide rail (22) is preferably aligned transversely to the direction of travel of the tool-ready bar (10); and the engagement device (20) is contacted along the guide rail (22), preferably between the first tool changing position (WWP1) and the second tool changing position (WWP2).
10. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Übergabevorrichtung (14) einen Mechanismus zur Definierung des zumindest einen Übergabedrehwinkels (ÜW) des Manipulators (16) umfasst; wobei der Übergabedrehwinkel (ÜW) zwischen 15 ° und 90 ° , bevorzugt 30 ° bis 60 ° , liegt; und wobei die Übergabevorrichtung (14) eingerichtet ist die Definierung des Übergabedreh winkels (ÜW) zur Werkzeugorientierung des einzuwechselnden Werkzeugs (W) automa tisch durchzuführen. 10. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the transfer device (14) comprises a mechanism for defining the at least one transfer angle of rotation (ÜW) of the manipulator (16); wherein the transfer angle of rotation (ÜW) is between 15° and 90°, preferably 30° to 60°; and wherein the transfer device (14) is set up to automatically define the transfer rotation angle (ÜW) for the tool orientation of the tool (W) to be loaded.
11. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Mitnehmer (24) der Eingreifvorrichtung (20) zumindest einen Ein greifabschnitt (26) zum Kontaktieren mit einem Schwenkelement (28) des Manipulators (16) umfasst; wobei der Eingreifabschnitt (26) der Eingreifvorrichtung (20) derart eingerichtet ist, dass beim Verfahren der Übergabevorrichtung (14) entlang des Verfahrweges das Schwenkele ment (28) in den Eingreifabschnitt (26) eingreift, sodass der Manipulator (16) zumindest um den einen Übergabedrehwinkel (ÜW) geschwenkt wird. 11. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the movable driver (24) of the engaging device (20) comprises at least one engaging portion (26) for contacting a pivoting element (28) of the manipulator (16); wherein the engagement section (26) of the engagement device (20) is set up in such a way that when the transfer device (14) is moved along the travel path, the pivoting element (28) engages in the engagement section (26), so that the manipulator (16) rotates at least around the one Transfer angle of rotation (ÜW) is pivoted.
12. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der bewegliche Mitnehmer (24) der Eingreifvorrichtung (20) um eine Mitnehmer drehachse (MDA) schwenkbar ist, welche quer zum Verfahrweg der Übergabevorrichtung (14) angeordnet ist; und wobei der Manipulator (16) eine zumindest zur Mitnehmerdrehachse (MDA) quer ausge richtete Manipulatordrehachse (MPA) umfasst; wobei der bewegliche Mitnehmer (24) derart eingerichtet ist, dass durch Schwenken des beweglichen Mitnehmers (24) um die Mitnehmerdrehachse (MDA) der Manipulator (16) um den zumindest einen Übergabedrehwinkel (ÜW) geschwenkt wird. 12. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the movable driver (24) of the engaging device (20) can be pivoted about a driver axis of rotation (MDA) which is arranged transversely to the travel path of the transfer device (14); and wherein the manipulator (16) comprises a manipulator axis of rotation (MPA) aligned transversely at least to the driver axis of rotation (MDA); wherein the movable driver (24) is set up in such a way that the manipulator (16) is pivoted by the at least one transfer angle of rotation (ÜW) by pivoting the movable driver (24) about the driver axis of rotation (MDA).
13. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Übergabevorrichtung (14) zumindest einen bevorzugt ansteuerbaren Überga bekraftspeicher (36) zur Einstellung des Übergabedrehwinkels (ÜW) der Übergabevorrich tung (14) umfasst; wobei der Übergabekraftspeicher (36) eingerichtet ist, abhängig von einer in dem Über gabekraftspeicher (36) gespeicherten Energie, den zumindest einen Übergabedrehwinkel (ÜW) des Schwenkprozesses des Manipulators (16) festzulegen. 13. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the transfer device (14) comprises at least one preferably controllable transfer force accumulator (36) for setting the transfer angle of rotation (ÜW) of the transfer device (14); wherein the transfer force storage device (36) is set up, depending on energy stored in the transfer force storage device (36), to define the at least one transfer angle of rotation (ÜW) of the pivoting process of the manipulator (16).
14. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beladevorrichtung (BV) eingerichtet ist, durch die Werkzeugmaschine (WM), das Werkzeugmagazin (M) oder ein externes Serversystem, Werkzeugdaten bezüglich der von dem Magazin (M) entnommenen Werkzeuge (W) und/oder Werkzeugdaten bezüglich der durch die Beladevorrichtung (BV) zu wechselnden Werkzeuge (W) zu erhalten; und die Beladevorrichtung (BV) derart eingerichtet ist, Werkzeugdaten an die Werk zeugmaschine (WM), das Magazins (M) und/oder das externe Serversystem zu übertra gen. 14. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the loading device (BV) is set up by the machine tool (WM), the tool magazine (M) or an external server system, tool data relating to the magazine (M) removed tools (W) and/or tool data relating to the tools (W) to be changed by the loading device (BV); and the loading device (BV) is set up in such a way that tool data is transmitted to the machine tool (WM), the magazine (M) and/or the external server system.
15. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bereitstellungsstation (7) und/oder die Übergabevorrichtung (14) ein Sensor system zur Identifizierung des zu wechselnden Werkzeugs (W) aufweist; und das Sensorsystem derart eingerichtet ist, zumindest den Werkzeugtyp und/oder die Orientierung des einzuwechselnden Werkzeugs (W) zu identifizieren und als Werk zeugdaten zu speichern; und die Identifizierung des zu wechselnden Werkzeugs (W) durch das Sensorsystem bevorzugt optisch durchgeführt wird; und wobei die Beladevorrichtung (BV) einen internen Speicher zur Speicherung der von dem Sensorsystem generierten Werkzeugdaten umfasst. 15. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the delivery station (7) and/or the transfer device (14) has a sensor system for identifying the tool (W) to be changed; and the sensor system is set up in such a way that it identifies at least the tool type and/or the orientation of the tool (W) to be loaded and stores it as tool data; and the identification of the tool (W) to be changed is preferably carried out optically by the sensor system; and wherein the loading device (BV) comprises an internal memory for storing the tool data generated by the sensor system.
16. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beladevorrichtung (BV) derart eingerichtet ist, dass sie, abhängig vom Werk zeugtyp und/oder der Werkzeugorientierung des einzuwechselnden Werkzeugs (W), den Übergabedrehwinkel (ÜW) des Manipulators (16) neu einstellt; wobei zur Identifizierung des Werkzeugtyps und/oder der Werkzeugorientierung des ein zuwechselnden Werkzeugs (W) zumindest die Werkzeugdaten des Sensorsystems und/oder des externen Serversystems genutzt werden. 16. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the loading device (BV) is set up in such a way that, depending on the tool type and/or the tool orientation of the tool (W) to be loaded, it changes the transfer angle (ÜW) of the manipulator ( 16) readjusts; at least the tool data of the sensor system and/or the external server system being used to identify the tool type and/or the tool orientation of the tool (W) to be changed.
17. Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beladevorrichtung (BV) eine lösbare Kontaktierung, wie etwa mit einer Nut- Feder-Verbindung, einer Niet-Verbindung, einem Verbindungsbeschlag oder einer Verzahnung, mit dem Magazin (M) und/oder der Werkzeugmaschine (WM) besitzt; und wobei die Beladevorrichtung (BV) mit dem Steuerungssystem des Magazins (M) und/oder der Werkzeugmaschine (WM) verbunden ist, so dass die Beladevorrichtung (BV), abhängig von dem Werkzeugtyp und/oder der Werk zeugorientierung des einzuwechselnden Werkzeugs (W), das Magazin (M) und die Bereit stellungsstation (7) automatisiert ansteuert und dem Magazin (M) und der Bereitstel lungsstation (7) das einzuwechselnde Werkzeug (W) automatisiert mit einer vordefinier ten Werkzeugorientierung übergibt. 17. Loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, wherein the loading device (BV) has a detachable contact, such as with a tongue and groove connection, a rivet connection, a connection fitting or teeth, with the magazine (M) and/or the machine tool (WM); and wherein the loading device (BV) is connected to the control system of the magazine (M) and/or the machine tool (WM), so that the loading device (BV), depending on the tool type and/or the tool orientation of the tool (W) to be loaded , the magazine (M) and the staging station (7) automatically controls and the magazine (M) and the staging station (7) automatically transfers the tool (W) to be exchanged with a predefined tool orientation.
18.Werkzeugbeladesystem (WS) zum Wechseln von Werkzeug (W) eines Magazins (M) an einer Werkzeugmaschine (WM), umfassend: 18. Tool loading system (WS) for changing tools (W) of a magazine (M) on a machine tool (WM), comprising:
- die Beladevorrichtung (BV) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche; und - The loading device (BV) according to at least one of the preceding claims; and
- zumindest eine mit der Beladevorrichtung (BV) des Magazins (M) kontaktierte Werkzeugmaschine (WM) und/oder zumindest ein zum Transport und zum Wech sel von Werkzeug (W) an die Beladevorrichtung (BV) ausgestaltetes Werkzeug transportfahrzeug, insbesondere bevorzugt ein Flurförderloses Transportfahrzeug, ein Fahrerloses Transportfahrzeug oder ein Hubwagen. - At least one machine tool (WM) contacted with the loading device (BV) of the magazine (M) and/or at least one tool transport vehicle configured for transporting and changing tools (W) to the loading device (BV), particularly preferably a transport vehicle without an industrial truck , an automated guided vehicle or a pallet truck.
19. Verfahren zum Wechseln von Werkzeug (W) eines Magazins (M) an einer Werkzeug maschine (WZM) mittels einer Beladevorrichtung (BV) gemäß zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: 19. Method for changing tools (W) of a magazine (M) on a machine tool (WZM) by means of a loading device (BV) according to at least one of the preceding claims, comprising the steps:
- Wechseln zumindest eines Werkzeugs (W) durch den Manipulator (16) der Übergabevorrichtung (14) mit dem Magazin (M) und der Bereitstellungsstation (7); - Changing at least one tool (W) by the manipulator (16) of the transfer device (14) with the magazine (M) and the delivery station (7);
- Verfahren des einzuwechselnden Werkzeugs (W) mittels der Übergabevorrich tung (14) entlang eines Verfahrweges zwischen zumindest einer ersten Werk zeugwechselposition (WWP1) zum Wechseln von Werkzeug (W) mit der Bereit stellungsposition (7) und einer zweiten Werkzeugwechselposition (WWP2) zum Wechseln von Werkzeug (W) mit dem Magazin (M) und zurück; - Moving the tool (W) to be loaded by means of the transfer device (14) along a travel path between at least a first tool changing position (WWP1) for changing tools (W) with the ready position (7) and a second tool changing position (WWP2) for changing from tool (W) to magazine (M) and back;
- Schwenken des Manipulators (16) zur Anpassung der Werkzeugorientierung um zumindest einen Übergabedrehwinkel (ÜW). - Pivoting the manipulator (16) to adjust the tool orientation by at least one transfer angle (ÜW).
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei zusätzlich zumindest einer der folgenden Schritte durchgeführt wird: 20. The method according to claim 19, wherein at least one of the following steps is additionally carried out:
- Schwenken des Manipulators (16) zum Wechseln von Werkzeug (W) mit dem Magazin (M) um zumindest eine quer zur Längsachse des zu wechselnden Werkzeugs W angeordneten Greifarmdrehachse (GAA); - Pivoting the manipulator (16) for changing the tool (W) with the magazine (M) about at least one gripper arm axis of rotation (GAA) arranged transversely to the longitudinal axis of the tool W to be changed;
- Verfahren der Werkzeugbereitstellungsleiste (10) bevorzugt vertikal, zumindest von einer ersten Bereitstellungsposition zur Entnahme und Übergabe von Werkzeug (W) an die Beladevorrichtung (BV) zu zumindest einer zweiten Bereit stellungsposition (BP2) zum Werkzeugwechsel mit der verfahrbaren Übergabe vorrichtung (14) und zurück; - Method of the tool supply bar (10) preferably vertically, at least from a first supply position for the removal and transfer of Tool (W) to the loading device (BV) to at least a second ready position (BP2) for changing tools with the movable transfer device (14) and back;
Einführen und Entnehmen des Werkzeugs (W) aus dem Magazin (M) durch Ver fahren des Greifarms (17) die die Übergabevorrichtung (14) entlang der Längs achse des zu wechselnden Werkzeugs (W); Inserting and removing the tool (W) from the magazine (M) by moving the gripping arm (17) which the transfer device (14) along the longitudinal axis of the tool to be changed (W);
Einführen und Entnehmen des zu wechselnden Werkzeugs (W) aus zumindest einer Bereitstellungshalterung (12) der Werkzeugbereitstellungsleiste (10) mit tels der verfahrbaren Übergabevorrichtung (14) durch Positionieren des Greif arms (17) des Manipulators (16) über eine gewählte Bereitstellungshalterung (12) und Verfahren der Werkzeugbereitstellungsleiste (10) parallel zur Längs achse des zu wechselnden Werkzeugs (W); Insertion and removal of the tool (W) to be changed from at least one supply holder (12) of the tool supply bar (10) by means of the movable transfer device (14) by positioning the gripper arm (17) of the manipulator (16) via a selected supply holder (12) and moving the tool supply bar (10) parallel to the longitudinal axis of the tool (W) to be changed;
Einstellen des Übergabedrehwinkels (ÜW) des Manipulators (16) anhand von ermittelten und/oder von einem externen System erhaltenen Werkzeugdaten des einzuwechselnden Werkzeugs (W). Setting the transfer angle of rotation (ÜW) of the manipulator (16) based on tool data determined and/or obtained from an external system for the tool (W) to be loaded.
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